＊徐世華

（天全縣天民昂州煤炭有限公司昂州煤礦北礦 四川 625599）

巷道是煤礦開采過程中，為滿足采礦提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)需求而挖掘建設(shè)的通道，其施工建設(shè)質(zhì)量與采礦作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性息息相關(guān)。隨著采礦工程的規(guī)?；?、復(fù)雜化發(fā)展，巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工的技術(shù)難度也在不斷增大。因此，為更好地保證采礦作業(yè)的安全性，施工單位有必要在明確煤礦巷道基本施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對掘進(jìn)與支護(hù)施工的質(zhì)量影響因素、主要技術(shù)形式和施工要點(diǎn)進(jìn)行深入探討，以此進(jìn)一步提升技術(shù)應(yīng)用規(guī)范性和施工建設(shè)的質(zhì)量性。

1.采礦工程巷道施工特點(diǎn)概述

在現(xiàn)代煤礦采礦工程中，巷道施工普遍具有以下特點(diǎn)：（1）安全風(fēng)險(xiǎn)因素多。煤礦采礦工程中的巷道，多設(shè)置在煤層區(qū)域附近，若煤層中含有瓦斯氣體且巷道施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則很容易出現(xiàn)瓦斯氣體滲透擴(kuò)散到巷道中的情況，存在較大的瓦斯爆炸安全風(fēng)險(xiǎn)。又如，部分廢棄礦井可能出現(xiàn)水害問題，若巷道施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，很容易發(fā)生透水安全事故。（2）施工難度大，技術(shù)要求高?，F(xiàn)代采礦工程具有巷道長度大、采礦作業(yè)面多且布設(shè)分散等特征，以至于巷道工程的施工體量比以往明顯提升。出于施工效率和成本方面的考慮，在實(shí)際施工過程中會使巷道穿過一些強(qiáng)度偏弱的煤層或巖層。為了保證巷道結(jié)構(gòu)的可靠性，則需要結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)選擇最佳的掘進(jìn)與支護(hù)施工技術(shù)。同時(shí)，為滿足生產(chǎn)需求和安全性需求，需要對巷道進(jìn)行更為科學(xué)、復(fù)雜的通風(fēng)設(shè)計(jì)，以此保證巷道通風(fēng)性，避免發(fā)生瓦斯爆炸事故。由此可見，巷道施工具有施工難度大，技術(shù)要求高的特點(diǎn)[1]。

2.巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工的影響因素分析

(1)圍巖強(qiáng)度

施工經(jīng)驗(yàn)表明，圍巖強(qiáng)度對于巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工的質(zhì)量性以及巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有直接的影響?！皣鷰r”指的是巷道周圍一定范圍內(nèi)，對洞身穩(wěn)定性有直接影響的巖（土）體。若其強(qiáng)度較大，則自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，能夠?yàn)橄锏捞峁┳銐虻闹瘟?，保證巷道掘進(jìn)和使用過程的安全性；反之則容易發(fā)生巖體位移、巖石層坍塌等問題，增大巷道掘進(jìn)和使用過程的安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。

(2)巷道斷面情況

巷道斷面的形狀和尺寸也是影響掘進(jìn)與支護(hù)施工安全性以及巷道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。若巷道斷面的性質(zhì)、尺寸設(shè)計(jì)與實(shí)際情況（需求）不符，則會出現(xiàn)巷道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布不均、結(jié)構(gòu)承載力不足等情況，嚴(yán)重威脅巷道的穩(wěn)定性和安全性[3]。

(3)地應(yīng)力變化

地應(yīng)力變化是對巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工影響最為明顯的因素。施工過程中，若巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生較為明顯的位移，則會產(chǎn)生較大的地應(yīng)力，當(dāng)?shù)貞?yīng)力超過巷道支撐結(jié)構(gòu)最大承受限度時(shí)，便會對支撐結(jié)構(gòu)造成破壞，使其出現(xiàn)形變、裂縫，甚至坍塌等問題，從而嚴(yán)重影響巷道施工和使用的安全性。

3.采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)及其施工要點(diǎn)分析

(1)巷道掘進(jìn)主要技術(shù)

以往，煤礦采礦工程巷道掘進(jìn)施工主要采用“鉆爆法”進(jìn)行作業(yè)，即利用氣腿式鑿巖機(jī)在指定點(diǎn)位打眼，然后利用炸藥爆破的方式破碎指定區(qū)域內(nèi)的巖體，以此逐步完成巷道斷面和洞室的掘進(jìn)作業(yè)，其主要包含“鉆孔”“裝藥爆破”“通風(fēng)”“支撐”“出渣清場”五個(gè)基本工序。此類掘進(jìn)技術(shù)雖具有技術(shù)成熟度高、實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用成本低等特點(diǎn)，但存在工序復(fù)雜、施工效率低、施工材料管理要求高、對圍巖穩(wěn)定性不利等技術(shù)弊端，如今已很少使用。隨著工程機(jī)械技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段煤礦采礦工程中廣泛采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行巷道掘進(jìn)施工。

依托現(xiàn)代化工程機(jī)械的支持，綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)能夠有效改善傳統(tǒng)巷道掘進(jìn)技術(shù)的不足，不僅能夠顯著提升掘進(jìn)施工的效率和安全性，還能夠很好地滿足大斷面煤巷的掘進(jìn)施工需求。目前，該掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用過程中，主要用到轉(zhuǎn)載機(jī)、錨桿鉆機(jī)、懸臂式掘進(jìn)機(jī)、連續(xù)采煤機(jī)等機(jī)械設(shè)備，通過多種現(xiàn)代化工程機(jī)械設(shè)備的綜合運(yùn)用，對截割、裝載、運(yùn)輸?shù)裙ば蜻M(jìn)行整合，以此全面提高掘進(jìn)作業(yè)的速度和質(zhì)量[4]。

(2)掘進(jìn)施工要點(diǎn)分析

①做好地質(zhì)勘探工作

鑒于圍巖強(qiáng)度、地應(yīng)力等因素對于巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工具有顯著的影響。為保證巷道掘進(jìn)施工能夠順利、安全、高效的開展，施工單位必須重視并做好施工區(qū)域地質(zhì)勘探工作。具體實(shí)踐過程中應(yīng)注重以下要點(diǎn)的把握：首先，需要委托專業(yè)水平高、實(shí)踐能力強(qiáng)、工作經(jīng)驗(yàn)豐富的地質(zhì)勘查機(jī)構(gòu)來完成地質(zhì)勘探工作，以此確?？碧浇Y(jié)果的準(zhǔn)確性。其次，要明確勘探工作范圍并細(xì)化勘探內(nèi)容。應(yīng)要求勘探機(jī)構(gòu)將采礦工程所在區(qū)域的整個(gè)山體及其周圍區(qū)域全部納入到地質(zhì)勘探范圍內(nèi)，同時(shí)從巖石、地層、構(gòu)造、水文、地貌等層面出發(fā)，對勘探內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，以此確?？碧絻?nèi)容的全面性和細(xì)致性。最后，根據(jù)勘探報(bào)告對巷道掘進(jìn)施工區(qū)域的地質(zhì)情況（如：圍巖強(qiáng)度、地下水分布、持力層承載力等指標(biāo)）進(jìn)行科學(xué)評估，在此基礎(chǔ)上提出科學(xué)合理的掘進(jìn)施工方案和技術(shù)措施。例如：當(dāng)圍巖強(qiáng)度不足時(shí)，可利用超前注漿技術(shù)在掘進(jìn)施工前對圍巖進(jìn)行加固，以此達(dá)到堵塞水流、提升圍巖強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的，確保巷道掘進(jìn)施工的安全性[5]。

②優(yōu)化施工機(jī)械配置

為提升綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用水平，確保巷道掘進(jìn)施工得以持續(xù)、高效地進(jìn)行，施工單位需要在綜合考慮巷道斷面特征、現(xiàn)場環(huán)境、施工需求等多種因素的基礎(chǔ)上，做好施工機(jī)械設(shè)備的配置工作，合理優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的配置方案，以便為掘進(jìn)施工提供有力保障。例如：在選擇掘進(jìn)機(jī)時(shí)，應(yīng)從巷道斷面傾倒、施工區(qū)域地質(zhì)情況、工程實(shí)際施工標(biāo)準(zhǔn)等出發(fā)進(jìn)行科學(xué)考量。若巷道斷面偏大、破巖難度偏高，則優(yōu)先選用大功率重型掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備，確保能夠順利完成掘進(jìn)任務(wù)；反之，在可確保掘進(jìn)設(shè)備工作性能滿足施工需求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇輕型掘進(jìn)設(shè)備，因?yàn)榇祟悪C(jī)械設(shè)備不僅采購（租賃）成本較低，而且更具作業(yè)靈活性。此外，施工單位還需根據(jù)巖石硬度、巖層結(jié)構(gòu)等信息，合理選擇掘進(jìn)機(jī)的截割頭結(jié)構(gòu)及運(yùn)行功率，在確保機(jī)械設(shè)備作業(yè)效率的同時(shí)，降低故障幾率，保證掘進(jìn)施工的效率和質(zhì)量。

4.巷道支護(hù)技術(shù)及其施工要點(diǎn)分析

(1)巷道支護(hù)主要技術(shù)

應(yīng)用到我國煤礦掘進(jìn)施工支護(hù)中的技術(shù)類型較多，在具體的實(shí)踐中，要結(jié)合巷道的實(shí)際情況，選擇匹配性較強(qiáng)的支護(hù)方案和支護(hù)技術(shù)類型，現(xiàn)有支護(hù)技術(shù)分類如表1所示。

表1 采礦工程巷道支護(hù)技術(shù)分類

目前，煤礦采礦工程中常用的巷道支護(hù)技術(shù)有：

①錨桿支護(hù)技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升巷道圍巖結(jié)構(gòu)的承載能力，具有支護(hù)效果好、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等應(yīng)用優(yōu)勢。在現(xiàn)階段的巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工中，通常將該技術(shù)與注漿加固支護(hù)技術(shù)聯(lián)合使用，即先利用錨桿支護(hù)技術(shù)修復(fù)破損巷道結(jié)構(gòu)，再對巷道結(jié)構(gòu)進(jìn)行注漿加固，這樣可有效避免結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，獲得更好的支護(hù)加固效果。同時(shí)，錨桿支護(hù)技術(shù)還能夠有效預(yù)防底鼓問題的發(fā)生，尤其是巷道底板底鼓問題。例如：在對深部巷道圍巖進(jìn)行支護(hù)時(shí)，通常采用沿空掘巷組合錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖1 沿空掘巷組合錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

②棚式支護(hù)技術(shù)。棚式支護(hù)是一種廣泛使用的巷道支護(hù)技術(shù)，其具有應(yīng)用便捷、成本低、穩(wěn)定性良好、實(shí)用性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢。該技術(shù)應(yīng)用過程中，需要準(zhǔn)確掌握圍巖狀態(tài)，了解圍巖移近量及相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，然后利用數(shù)據(jù)分析、概率分析等數(shù)據(jù)處理方法，對巷道預(yù)期圍巖移動(dòng)量數(shù)值進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合巷道埋深、頂板巖層平均單向抗壓強(qiáng)度、底板巖層平均單向抗壓強(qiáng)度值等施工參數(shù)，對支護(hù)架承載力、棚距等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理確定，以此確保支護(hù)效果。

③卸壓增阻弱結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)。該支護(hù)技術(shù)多用于巷道掘進(jìn)施工前，其作用原理為：利用鉆孔卸壓和煤層注水方法的技術(shù)手段，提升煤體的摩擦力及自身黏結(jié)力，以此產(chǎn)生卸壓增阻的效果，一定程度上提升煤體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證巷道掘進(jìn)的安全性[6]。

(2)支護(hù)施工要點(diǎn)分析

①明確技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

在進(jìn)行巷道支護(hù)施工時(shí)，施工單位應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，明確技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用時(shí)的具體參數(shù)指標(biāo)，以此確保支護(hù)施工的質(zhì)量性以及技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性。以棚式支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用為例，若巷道圍巖非常穩(wěn)定，頂?shù)装孱A(yù)計(jì)位移率＜5%時(shí)，宜采用剛性錨桿支護(hù)，錨桿設(shè)置間距為1m，單根錨桿的錨固力控制在50～70kN范圍內(nèi)，布設(shè)密度控制在每平方米1根；若巷道頂?shù)装孱A(yù)計(jì)位移率在5%～10%之間，宜采用剛性錨桿（金屬支架）支護(hù)，錨桿設(shè)置間距為0.8m，單根錨桿的錨固力控制在50～70kN范圍內(nèi)，布設(shè)密度控制每平方米1根～1.2根；若巷道頂?shù)装孱A(yù)計(jì)位移率在10%～20%之間，宜采用拱形或梯形可伸縮支架進(jìn)行支護(hù)，棚距宜控制在0.6～0.8m范圍內(nèi)，垂直方向可伸縮量控制在200～400mm之間，布設(shè)密度控制每平方米1.2根～1.5根等[7]。

②復(fù)雜條件下支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用

隨著我國采礦行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦礦井的深入和規(guī)模不斷提升。在深井巷道掘進(jìn)施工過程中，難免會遇到較為復(fù)雜的環(huán)境條件，此時(shí)采用單一類型的支護(hù)技術(shù)很難滿足施工生產(chǎn)安全性的需求，往往需要多種智慧技術(shù)的整合運(yùn)用。例如現(xiàn)階段較為常見的組合式支護(hù)技術(shù)有：A.二次錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)，即巷道掘進(jìn)過程中，先利用高強(qiáng)度錨桿或可伸縮錨桿對圍巖進(jìn)行一次支護(hù)，待圍巖達(dá)到一定變形量后再利用錨網(wǎng)噴技術(shù)進(jìn)行二次支護(hù)，該技術(shù)既能夠保證巷道掘進(jìn)的施工效率，又能夠有效應(yīng)對復(fù)雜情況提供更有力的支撐保護(hù)；B.“錨索+鋼帶支護(hù)+噴射加鋼絲”混合支護(hù)技術(shù)。通過多種支護(hù)技術(shù)的整合運(yùn)用，有效應(yīng)對復(fù)雜的圍巖結(jié)構(gòu)條件，不僅能夠獲得出色支護(hù)效果，有效保證施工生產(chǎn)的安全性，還能夠一定程度上減少后期起底的任務(wù)量。

5.結(jié)語

綜上所述，巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工是煤礦采礦工程施工建設(shè)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。新時(shí)期背景下，為更好地保障采礦工程建設(shè)生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，煤礦企業(yè)及相關(guān)施工單位應(yīng)該高度重視巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工環(huán)節(jié)，在明確施工影響因素的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確掌握掘進(jìn)與支護(hù)的主要技術(shù)和實(shí)施要點(diǎn)，以此最大限度保證巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工的質(zhì)量。