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采矿工程巷道掘进和支护技术应用分析

2022-11-22李明珠

中国金属通报 2022年2期
关键词:采矿工程锚杆围岩

李明珠

随着经济的不断发展,采矿工程对我国经济发展的影响也越来越大,但是在采矿工程的施工过程中,由于采矿的环境比较的复杂,很多矿产都埋藏在地下很深的地方,所以导致采矿过程中很容易出现安全问题。因此采矿工程的相关人员在开展巷道掘进设计、施工时,应该为巷道掘进编制科学合理的施工措施,并且选择出适合的支护技术,从而提升采矿工程的施工效率,减少采矿工程安全事故的发生,帮助矿山企业能够获得更多的经济效益。

1 采矿工程巷道掘进和支护的影响因素

1.1 地应力

在采矿工程的实际施工过程中,地应力对采矿工程的施工安全有着重要的影响,地应力的作用会使岩体出现位移现象,导致采矿工程在巷道掘进施工过程中,巷道的支撑物出现变形或者失效的问题,严重时还会引发采矿工程的岩层断裂和工程坍塌的现象,为采矿工程的施工埋下一定的安全隐患。因此,采矿工程施工人员想要更好的解决地应力造成的安全隐患,保证采矿工程能够顺利的施工,就需要采矿工程施工人员在开展巷道掘进和支护工作的过程中,通过利用科学有效的施工技术,为采矿工程巷道掘进和支护作业的安全施工,提供有利的施工作业环境,保障采矿工程施工的安全。

1.2 巷道断面设计与施工

采矿工程在巷道掘进施工的过程中,采矿工程的相关设计人员应该合理的优化采矿工程巷道的断面设计,充分考虑围岩应力,保证巷道具有良好的支撑强度。但是在采矿工程巷道掘进的实际施工过程中,有时会遇到巷道断面因岩层的断裂构造,使巷道围岩的应力变得分散,造成采矿工程的巷道出现应力不均的现象,不仅会使采矿工程的施工质量受到很大的影响,还会在工程使用的过程中埋下一定的安全隐患,例如在采矿生产过程中,岩石受到采场大爆破振动,出现浮石、片帮等安全问题。因此,采矿工程相关人员应该加强对采矿工程巷道掘进和支护的管理,建立健全顶板分级、支护管理制度,对采矿工程的巷道现状进行综合分析,采用科学合理的措施对隐患巷道进行控制,从而更好的保证采矿工程的施工安全。

1.3 巷道围岩的强度

在采矿工程的施工过程中,采矿工程巷道围岩的强度影响着采矿工程施工整体的稳定性,所以采矿工程巷道围岩的强度对巷道的掘进施工的有着重要的作用。因此,采矿工程设计、施工人员为对采矿工程的巷道达到有效支护目的,保证采矿工程的施工质量。首先需要对采矿工程施工区域的地质条件进行勘察,然后根据采矿工程巷道围岩强度的实际情况,选择出科学合理的巷道支护技术,以保证采矿工程施工过程的整体稳定性;其次采矿工程施工人员也可以利用螺旋支柱对巷道进行预先临时支护,再进行喷锚支护,从而提升巷道围岩的强度,提高巷道围岩的支撑力。此外,在这个施工过程中,巷道围岩的承载能力和顶板位移之间也存在着很大的关联,对巷道顶板进行锚杆支护,形成组合梁结构,围岩的承载能力能够达到很高,即便巷道顶板围岩受到很大的压力,顶板也不会出现位移现象,也能更好的发挥出巷道围岩的保护和支撑作用。因此,在采矿工程的巷道掘进施工的过程中,采矿施工人员在应该加强对巷道围岩强度的检测,再通过选择适合的支护技术类型,提升巷道围岩的强度,为采矿工程巷道掘进施工提供安全保障。

2 采矿工程巷道掘进的技术应用

2.1 巷道掘进的方式

采矿工程在进行实际巷道掘进施工时,巷道掘进的方式有很多常见的类型,如掘锚一体化掘进、巷道大断面连续掘进和综合机械化掘进等类型,采矿工程巷道掘进方式的确定,要根据工程的实际情况,选择出科学合理的巷道掘进的方式,以实现对采矿工程巷道的高效施工。通常情况下,采矿工程掘进所重点采用的机械化掘进手段是利用凿岩台车、铲运机、矿用卡车等设备组合出无轨机械化的巷道掘进系统,然后根据采矿工程掘进施工的具体工作循环要求,控制好每个循环的作业时间,以实现采矿工程巷道掘进作业的高效施工。在采矿施工图设计阶段,采矿工程技术人员就需要根据工程掘进的施工方案,对巷道掘进设备的基本型号进行确定,例如,当采矿工程需要开凿大断面的掘进工程时,需要适当的应用连续式或者间断式的运输手段,并且通过对采矿工程巷道掘进机械设备的人员操作水平及台班效率进行调研,确保采矿工程巷道设备能够满足设计施工采掘工程的掘进施工进度。采矿工程巷道在使用掘锚一体化施工方案的过程中,施工的重点内容是把采矿掘进技术和支护技术施工紧密的掘进融合在一起,只有这样才能够使新型技术发挥出真正的优势。此外,采矿工程在进入掘进施工阶段后,还需要把锚固作业活动和掘进有效的协调在一起,使采矿工程施工中的锚固和掘进都能够把作业时间降到最低,从而提高采矿工程巷道掘进作业的施工效率。

2.2 重视地质勘探

采矿工程在施工的过程中,想要规避采矿施工中出现塌方现象,就需要采矿施工相关人员加强对巷道掘进施工的地质勘探工作,防止因为地质结构影响巷道掘进正常的施工。在施工的过程中,采矿工程想要更好的完善地质勘察工作,需要建立出专业、且经验丰富的地质勘察工作小组,在巷道掘进之前,就对需要掘进的地质环境、山体和地下水等具体的施工情况进行勘探。一般情况下,矿区的地质勘探需要采用三位地震综合勘探技术,这种技术能够更好的保证采矿工程的施工安全,而且采矿工程施工人员还需要根据矿区的地下水和地下水围岩进行加固,保证围岩的稳定性,从而有效的减少对采矿工程巷道掘进施工的不利影响。

2.3 做好巷道支护的细节

采矿工程巷道掘进施工对采矿工程的后续工作开展有着重要的作用,采矿工程在对巷道进行及时支护的过程中,应该积极的采用有效的措施,运用科学合理的支护技术,并且做好巷道支护的细节,保证采矿工程巷道支护工作的顺利开展。此外,采矿工程施工人员在进行巷道支护工作时,还需要深入的了解巷道支护的技术要点,例如,在锚杆支护作业时,锚杆的钻孔应垂直于岩石节理面,且锚杆网度应控制在合理范围内。根据不同巷道支护技术的特点,选择合适的巷道支护技术的作业方式,使巷道支护技术能够和巷道掘进施工能够完全吻合,确保巷道掘进作业施工的安全,保证采矿工程整体的施工质量。

2.4 实现合理的光面爆破

光面爆破是采矿工程开展巷道掘进作业的中重要环节,在采矿工程巷道掘进作业中主要是采用光面爆破技术中的预裂法、修边法和轮廓线等内容,维护巷道掘进工程的稳定开展,但是在开展巷道掘进作业时,无论是选择使用哪一种光面爆破技术,都需要结合施工现场的实际情况,对施工现场的掘进作业面周边岩石和炮孔布置进行分析,并且根据巷道掘进过程中围岩的具体情况,对光面爆破的装药量和爆破的间隔进行有效的控制,且对巷道掘进进行针对性的处理,做出符合当前区域内巷道掘进爆破施工工艺,以保证光面爆破的精准性,确保光面爆破的质量,帮助采矿工程巷道掘进能够更加稳定的施工。

2.5 控制好瓦斯排放

对于采矿工程巷道掘进施工来说,控制好瓦斯排放的细节对巷道掘进有着重要的作用,所以施工人员应该加强对瓦斯排放的重视,通过科学有效的手段控制更好瓦斯的排放,从而更好的保证施工人员的安全。在采矿工程的实际施工过程中,如果瓦斯排放的不够彻底,就会引导致安全事故,对采矿工程的施工造成很大的影响,因此采矿工程施工人员应该加强对矿井通风工作的重视,采用有效的矿井通风措施,使矿井中的瓦斯气体能够排放彻底,并且根据矿井作业的具体瓦斯排放要求,对矿井中的瓦斯含量进行检测,以规范矿井中的瓦斯浓度,保证矿井中瓦斯含量能够符合矿井规定的要求数值,确保矿井作业的安全施工。

2.6 加强通风防尘处理

采矿工程在进行巷道掘进施工时,掘进施工会产生很多的烟尘、粉尘等有害物质,所以施工人员应该根据施工的实际情况,选择出科学合理的通风机设备及数量,安排好通风机放置的位置,做好通风防尘处理工作。在这个过程中,施工人员应该根据巷道掘进施工的具体需求,分析出施工作业所需要的风压和风量,并且根据所需要的风压和风量选择出合适的通风机类型,并且施工人员还需要掌握通风机安装的技术要点、具体位置和数量,让通风机能够在巷道掘进的过程中发挥出最大的价值。此外,施工人员在对通风机进行操作时,应该重点考虑通风机的涡流和漏风等问题,在通风机运行之间就需要对通风机进行合理的试验,以保证在进行巷道掘进时,通风机能够更好的满足施工通风的需求。而且巷道掘进的过程中,通风机在即使处于一种正常运行的状态之下,施工人员也需要对通风机进行合理的实验,对通风机的运行阶段进行合理的分析,并且制定出相应的通风应预案,以保证通风能够满足巷道施工的要求。最后,由于在采矿工程巷道掘进的过程中,一些粉尘具有很强的可燃性,如果施工人员不能对些粉尘进行及时的处理,就有可能引发一定的安全事故,所以施工人员还需要加强粉尘处理的重视做好除尘工作,保证巷道掘进施工过程中具有良好的通风基础,并选择出合理的配置对粉尘进行处理,以保证巷道掘进施工的进度,提高巷道掘进施工的质量。

2.7 现代科学技术

采矿工程巷道掘进在实际的施工过程中,采矿工程施工人员想要提高巷道掘进的施工效率,需要根据时代的发展,在采矿工程巷道掘进的施工中加强现代施工技术的应用,为采矿工程巷道掘进施工提供先进的技术根基,提高采矿工程巷道掘进的施工效率。如采矿工程在巷道掘进时,引进瓦斯在线监测系统,可以实时检测采矿工程巷道的瓦斯浓度,并且根据对巷道瓦斯的浓度采取相应的措施对巷道瓦斯进行处理;安装通风预警系统,可以对巷道施工中的通风问题进行分析,并在出现问题时进行自动报警,并且利用自动化和智能化对问题进行修复,保证巷道施工现场通风的效果,提高巷道掘进施工的安全性;在巷道掘进的过程中,应用在线监控系统,可以有效的对巷道掘进施工现场进行实时监控,并且通过在监控分析出施工中的具体支护措施,保证采矿工程巷道掘进施工的安全性和高效性。

3 采矿工程巷道支护的技术应用

3.1 临时性的支护技术

临时性支护技术就是利用临时支护的效果,在一定时间内对巷道掘进施工进行保护,以满足巷道施工的临时保护需要。采矿工程在进行巷道掘进施工时,需要利用临时支护对施工中巷道进行处理,如借助木支架进行巷道临时支护的过程中,需要采用梯形的木棚对巷道进行合理的支护,在这个过程中,梯形木棚由于自身的重量比较的小、适应性强、而且也十分好安装,所以进行临时性的支护效果很好。但是由于梯形木棚支护是由于木质材料所制作的,防火性差、强度不够高,所以只能运用到临时性的支护当中,并且在临时支护的过程中需要根据实际的情况进行更换。又如借助金属对巷道进行支护,施工人员在借助金属进行支护时,需要考虑巷道所需要的支护具体强度和金属支护拆装是否便利等因素,由于金属支护具有很强的支护效果,所以金属支护不仅能够用于临时性的支护当中,而且也被用于永久性的支护当中,所有金属支护在采矿工程巷道掘进施工的过程中受到了广泛的应用,但是巷道掘进施工过程中,金属支护进行永久性支护时,需要根据金属支护的实际情况,结合金属支护的使用年限,考虑金属支护的成本、材料以及永久支护的效果。

3.2 永久性的支护技术

采矿工程巷道掘进在进行临时支护处理时,还需要对永久支护进行充分的考虑。在巷道掘进的永久支护的技术当中,由于巷道掘进永久性支护涵盖了很多的不同的技术类型,所有施工人员需要根据施工支护的要求对永久支护技术进行的分析,从而确定具体的永久支护类型。如永久性支护技术中的锚杆支护技术,这种技术不仅更具有经济性,而且还体现了永久性支护的快速性,能够充分的展现永久支护技术中的良好支护效果。永久性支护技术中,锚杆支护技术主要包括煤帮锚杆支护和顶板锚杆支护,这两种支护在性能和规格上有着很大的差异,例如锚杆技术在复合玻璃钢工程的应用当中,这种技术的应用是需要有很强的玻璃钢杆体材料,而且锚杆安装的过程需要根据锚杆的实际情况进行分析,确保锚杆能够一次安装到位,从而避免锚杆在支护的过程中出现中断的问题。又如预制钢筋支架技术,采矿工程在进行巷道掘进施工时,需要借助混凝土制作支架,然后在采矿工程的矿井中把混凝土制作的支架配置到位,以增加矿井梁柱结构的紧密效果,提高支护的支撑强度,但是由于混凝土制作的支架虽然成本不高,但是伸缩性和质量确不是很高,而且这种支架在制作时,需要建筑施工作业人员利用喷射混凝土的方式,把混凝土支架和锚杆支护技术进行结合,从而密封巷道掘进施工作业中的围岩石,保证施工作业的安全性。此外,采矿工程在巷道掘进施工的过程中,在正式施工之前需要安装临时性锚杆,并且根据具体的施工情况喷射混凝土薄层,保证混凝土薄层能够达到相应的施工标准之后在安装锚杆,只有这样才能够提高混凝土的支护效果。

3.3 砌碹支护技术

在采矿工程巷道掘进施工的过程中,砌碹支护技术时一种较为常见的巷道支护方式,砌碹支护技术主要分为混凝土砌碹和材料砌碹两种,这两种方式对采矿工程的开采有着重要的作用。砌碹支护技术有防火、防水、坚固、耐久等特点,还具有材料普遍、运输时间短、施工效率高等优势,而且砌碹支护技术具有很强的整体性和连续性,所以利用砌碹支护技术能够更好的提高巷道的围护结构的密闭效果,有效的减少风化现象对巷道带来的损害,所以砌碹支护技术在采矿工程的巷道支护当中受到了广泛的应用。此外,采矿工程巷道掘进施工的过程中,在使用砌碹支护技术时,需要根据施工的实际情况合理的把控砌碹支护技术实际应用中的问题,如使用砌碹支护技术进行巷道掘进支护时,支护顶部的压力会产生一定的变化,导致砌碹支护的支护力不够均匀,导致巷道侧向受力比较严重,或者出现裂缝等问题,不仅会增加采矿工程巷道掘进养护时间,还会增大采矿工程巷道掘进施工成本,对采矿工程巷道掘进施工造成很大的影响。

4 结语

综上所述,采矿工程在实际的施工过程中,巷道掘进和支护技术对采矿工程的施工质量有着重要的作用。所以采矿工程想要更好的保证施工的安全,就需要加强对采矿工程巷道掘进和支护技术的研究,完善现有的巷道掘进和支护技术,选择科学合理的巷道掘进和支护施工措施,提升采矿施工的效率,保证采矿工程施工人员的安全,提高采矿工程的经济效益,促进采矿工程科学稳定的发展。

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