煤礦采礦工程巷道掘進的應用研究
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【摘要】進行煤礦開采工作時，煤礦巷道掘進以及支護這兩個步驟占據(jù)關鍵的地位，但它們容易受到施工設施、環(huán)境以及技術等方面的影響，引發(fā)眾多的安全隱患，挖掘屬于施工過程中的實際操控環(huán)節(jié)，其更多的還是對煤礦進行采礦、施工工作，讓地下巷道的規(guī)劃挖掘目標得以實現(xiàn)。巷道空間的施工應著重針對四周的煤層和巖體兩方面，借助支撐作用使巷道空間受到保護，從而更有利于煤炭進行運輸以及開采工作。
1采礦工程巷道掘進的含義
采礦工程中實施巷道挖掘工作有多種多樣的方式，譬如錨噴聯(lián)合開挖、大斷面連續(xù)開挖、綜合機械化開挖等，挖掘方式的不同使得裝備器械、施工要點也存在極大的差異性。在采煤機和挖掘機發(fā)展的過程中衍生出一種新的系統(tǒng)，即挖掘與錯定一體化的系統(tǒng)，它可以使錨具在挖掘工程中被協(xié)調地運用，提升挖掘工作的效率。所以，它能在采礦工程中被大量運用，大斷面連續(xù)開挖指的是運用專業(yè)的挖掘設施實行挖掘任務，連續(xù)或間接性的進行運輸；綜合機械化開挖則是指使用機械化掘進系統(tǒng)，即通風除塵設施、掘進機、輸送機組合而成的系統(tǒng)實施挖掘工作，施工過程中，應結合隧道施工的需求，使用合適的、可實現(xiàn)功能的挖掘機型號，與此同時，為了確保挖掘工作開展得足夠順利，采礦方要了解挖掘方式的不同運用的場景也不盡相同，分析采礦工程的地質環(huán)境，按照實際情況運用相應的挖掘方法。
2實施采礦作業(yè)的工藝技術
在采礦作業(yè)中，運用連采技術可以提高綜掘速率。所謂連采指的是在煤礦業(yè)連續(xù)不斷、機械化的采煤方式，機械化程度水平較高，它促進了挖掘、短壁采煤工作的施行，連采工藝技術主要運用采煤機、錨桿鉆機完成交替掘進、支護工作。在煤層穩(wěn)定、灰分、硫分含量較少的情況下，沉積環(huán)境會延緩采掘進程，為了確保這種地質結構的支護質量，需要減少作業(yè)循環(huán)的進程，然而，連采技術使作業(yè)的進程延緩，使得掘進施工中調機愈加頻繁，在軟媒、軟巖環(huán)境下，連采機較大的重量直接造成掘進巷道的底板被嚴重破壞，使采礦工程的成本、風險陡然上升，此時綜掘機的好處就顯現(xiàn)出來了，它具有較輕的質量，既可以進行底層挖掘工作，也能完成煤層頂板任務。從支護層面來看，實施錨桿支護巷道需要認真完成支護工作，連采工藝技術顯然是無法做到這一點的，因此對安全產(chǎn)生了極大的威脅，連采工藝技術大多使用進口裝備，具有較高的成本，且磨損頻繁，維護管理的難度上升，工程成本因此加大；但是綜掘機價格便宜、容易采購且易于維護。連采工藝技術具有較快的割煤速度、循環(huán)速度，但是一旦多個設備同時工作，極易斷電，延緩挖掘的進度。
3采礦工程實施支護技術的意義
伴隨我國社會的進步、經(jīng)濟水平的穩(wěn)步增長，在各種各樣的礦產(chǎn)上也有不同的需求，且需求量也在不斷上漲，這促進了我國礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，礦產(chǎn)開采力度的加大，隨之也帶來更多的安全隱患，人們在開采礦產(chǎn)的安全性方面的重視程度也越來越高，所以采礦工程的支護技術、支護設施不斷提高，其中支護技術的崛起使得頂板的安全性有了保障，通常情況下采礦工程的支護技術水平與采礦工程的安全性、效率性息息相關，特別是在井下進行挖掘作業(yè)時，支護技術具有更重要的意義，采礦工程施行時，通過井下作業(yè)為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，但與此同時危險系數(shù)也隨之增加，極易產(chǎn)生礦難的安全隱患，所以進行采礦的過程中，應結合采礦的實際情況運用相應的支護技術，確保采礦工程的安全性，防止出現(xiàn)井下事故，由此可看出在采礦工程中支護技術運用的實際意義。
4采礦工程中巷道掘進速度快慢的決定因素
4.1地質環(huán)境
在采礦工程中，決定巷道掘進速度快慢的首要條件是地質環(huán)境，而且地質環(huán)境具有一定的客觀性，無法隨意改變，采礦區(qū)域地質環(huán)境中產(chǎn)生褶皺斷層、巖體變硬、儲水增多、裂縫加深等情況，不僅使巷道掘進、支護技術施行的難度加大，與此同時工程的安全性應面臨巨大的考驗，極易產(chǎn)生水患災害、瓦斯溢出或冒頂?shù)入[患，因此，采礦工程巷道掘進操作正式施行前，一定要全方位查看礦區(qū)的地質環(huán)境，運用科學有效的方法進行掘進。
4.2巷道圍巖的強度
巷道保護支撐有沒有效其關鍵之處在于巷道圍巖堅不堅硬，如果在錨桿支護支撐的情況下圍巖的硬度加大，那么從某種程度上來說可以使支撐力度加大，巷道圍巖的強度主要判斷圍巖在地質應力方面的負載能力，倘若圍巖的負載程度較高，在地面壓力較大的情況下，頂板位移的改變也會縮小，達到支撐保護的效果，因此在巷道圍巖掘進工程中應運用錨桿支護技術，著重考慮圍巖的強度。
5巷道掘進的施工措施
在現(xiàn)有階段，巷道錨桿支護具有良好的系統(tǒng)性，包括支護方案的設計、地形勘察、機械材料的選擇、作業(yè)質量的評估等方面，勘察地形時應將圍巖的強度、應力以及結構特點等加以結合在進行勘測，獲得對應礦區(qū)的圍巖強度、應力大小、結構性能等數(shù)據(jù)，使巷道支護有強大的數(shù)據(jù)作支撐。針對勘察的結果，應按照實際的地質情況設計不同的科學工作方案；將圍巖結構性質、作業(yè)設施、支護材料進行有效率的管理，保證施工全過程的順利進行。在工程巷道施工掘進過程中進行針眼爆破工作，按照巷道的規(guī)劃設計，做好施工準備活動，運用盡可能多的電鉆裝置進行施工作業(yè)，著重分析運用的施工技術，使炮眼在合理的深度挖掘前進，煤電鉆的運用可確保煤層的深度、炮眼的距離在合適的范圍內，從施工人員的角度來說，初期應把炮眼的距離設置得足夠合理，結合實際情況確定炮眼的位置，從根本上保證炮眼的位置足夠精準，在此基礎上才能落實相關規(guī)定。巖巷道、媒巖層具有相同的特性，因此它們都使用單向槽的方式進行挖掘工作，針對挖掘過程中炮眼較深這一問題，應從實際情況出發(fā)看挖掘的整個過程。在炮眼斷面較小的情況下，通常使用復合型掏槽掘進的方式，如果炮眼在軟煤層，則需要相關的施工者進行設置，掏槽個數(shù)設置為三個，傾斜角設置在六十至九十之間；如果軟煤層斷面不大，此時炮眼的設置是沒有作用力的，鉆眼爆破實施正常，資源開采正常的情況下應將裝煤工作順利完成，裝煤工作既費時又費力，施工時需要借助裝煤機完成工作，這種裝煤機具有良好的持續(xù)性、高效性以及靈活性，應在斷面運輸?shù)那闆r下加以運用。
6采礦工程巷道支護技術應用的關鍵
6.1掌握臨時支護技術的關鍵
臨時支護技術的目的在于滿足采礦工程巷道掘進工作因臨時特殊情況而實行的支護任務，要使臨時支護的質量有所保障，應明確使用的支護材料。支護材料的差異性使得各自的優(yōu)點、缺點也各有千秋，使用材料足夠科學合理，臨時支護的質量才能得到保證，譬如，臨時支護中使用木支架可以降低質量，使加工更加容易，安裝更加簡便，但是木支架具有較差的強度、防護性能；而金屬材質的拆裝迅速，強度較高，可重復進行使用，但是它也有一個缺點就是成本更高，從以上事例可知，支護材料的選擇應綜合安全性能、經(jīng)濟性能以及實施性能三方面進行考慮，與此同時，臨時支護工作中的支護細節(jié)要一一確認，施工者應遵循支護的規(guī)章制度、流程完成作業(yè)，尤其是檢查支護質量方面，不能將受損的支護材料應用于施工工程中。
6.2掌握永久支護技術的關鍵
6.2.1錨桿支護技術
巷道永久支護中使用錨桿技術確保施工質量的同時，還要注意以下幾點：第一，計算并分析錨桿桿體抗拉、抗剪性能，確保錨桿性能與要求一一對應；第二，根據(jù)巷道種類和支護要求的不同，確定最合適的錨桿長度，為避免托板產(chǎn)生形變，產(chǎn)生事故，可增大托板的厚度，使托板的抗形變力增強；第三，使用動態(tài)監(jiān)測的方法，將存在的問題改正，提高錨桿支護的質量。
6.2.2礦用支護型鋼
巷道斷面中使用礦用支護型鋼具有較高的韌性、抗壓性，在很多地方加以運用，挖掘煤礦井下巷道時需要支護架承擔負載力以及推動力，在使用后應綜合分析負載力、截面抵抗矩的數(shù)值大小，確保兩者足夠接近，以此提升支護架的應用力。
6.2.3混凝土支護技術
將噴射的混凝土制作混凝土支架的方法稱為混凝土支護技術，結合錨桿支護技術可顯著提升圍巖的固定性，但要注意以下幾個方面：第一，混凝土噴射裝備布置足夠合理，它決定了支護工作的質量；第二，遵循相關流程完成作業(yè)，保證每一個細節(jié)的嚴謹性。
6.2.4支架的可收縮性
支架的塑性形變影響著它的負載力，因此實際進行操作的過程中，通常來說煤礦巷道的承載能力接近極限承載力，為確保其工作狀態(tài)的良好性，應測量極限值，縮小實際承載力和極限力的差距，保證支架在最好的狀態(tài)下進行工作。
6.2.5預制鋼筋混凝土支護技術
使用這一技術的支架具有較高的強度，且成本不高，但是自身的重量較大，缺乏伸縮能力，因此運用于巷道支護的前探梁中。
7結語
綜上所述，在采礦工程的施工過程中，工程的開展與巷道掘進、支護關系緊密，應加大對它們的研究力度，結合先前的施工經(jīng)驗，保證煤炭業(yè)朝著更安全、高效的方向發(fā)展，使開采的煤炭的質量穩(wěn)步提升。
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作者：甄向宇 單位：河南理工大學
