庞万军

(宝清县煤矿驻矿安全监督员服务中心，黑龙江 宝清 155600)

巷道掘进与支护是采矿作业中的基本工作。巷道掘进应兼顾效率和安全，尤其是在岩层裂隙发育、地下水位较高等复杂特殊的地质条件下，必须坚持做到先支护后掘进，将安全摆在首要位置，切实保障井下作业人员的安全，这是提升采矿企业经济效益的有效举措。在新技术、新设备的支持下，巷道掘进与支护技术体系已较为成熟。巷道掘进包括爆破掘进、机械掘进。巷道支护包括锚杆支护、支架支护等。每种技术的操作方法和适用条件都不同，采矿人员应根据现场情况合理选择，加强现场技术控制，确保采矿作业的顺利开展。

1 采矿工程中的巷道掘进方法

1.1 综合机械化掘进

该掘进方法使用的机械装置主要包括悬臂式掘进机、带式输送机、锚杆钻车等。掘进机将岩层和矿层分离、破碎以后，形成的碎石由可伸缩的带式输送机从巷道内部运输到地面。通风设备、除尘设备等同步作业，为巷道掘进创设良好环境，这些机械相互配合，能够保证较快的巷道掘进速度。综合机械化掘进布置灵活，适用范围较广，但缺点也比较明显，由于掘进、转载、输送等工序分别由不同的机械设备来完成，如果其中一台设备出现故障，将会导致掘进工作停止，稳定性较差。

1.2 连续采矿机快速掘进

该方法是在综合机械化掘进的基础上加以改良，使掘进、转载、运输三道原本相互分离的工序实现一体化作业。配套设备包括一体式连续采矿机、锚杆机、梭车、铲车等。其中，一体式连续采矿机为核心装置，能够以较高速度完成矿层破碎，位于设备前端的采集装置能将破碎后的小块矿石收集起来，通过内置的输送带将其运输到装置的尾端。在一体式连续采矿机的后面，紧跟一台梭车，将矿石及时从地下运输到地面。该掘进方法的优点是支持快速、连续掘进，显著提高了巷道掘进效率；缺点是一体式连续采矿机的成本较高，占地面积较大，对作业环境要求较高。

1.3 掘锚一体化技术

上述两种巷道掘进技术除了使用掘进设备外，还要配套使用锚杆机，独立完成钻孔和安装锚杆。而掘锚一体化技术则是在掘进机上搭载锚杆钻机，实现了巷道掘进与支护的同步作业，对保障掘进作业的安全性发挥了显著作用。我国的掘锚一体化技术已较为成熟，常用的有煤炭科学研究总院研发的JMZ型机载锚杆钻机、MRH-S100型掘锚机组等。掘进机在切割矿石时，机载钻机会在新形成的巷道上钻孔，并安装锚杆，基本上保证了采掘与支护的同步。该技术的应用优势主要体现在高效率和安全性两方面，成为了采矿工程中应用前景最为广阔的巷道掘进方法。

1.4 钻眼爆破掘进

以机械设备为主的巷道掘进，是利用钻头等破碎矿层，使用带式输送机将小块矿石运出。但是在掘进过程中如果遇到坚硬岩石，利用钻头则无法进行破碎，或是需要花费较长时间破碎，导致巷道掘进受阻。在这种情况下，就需要利用钻眼爆破技术。其操作方法是在掘进设备不能快速掘进的情况下，使用小直径的金刚钻头，在坚硬岩石上钻出一个炮眼，将适量的炸药填充到炮眼中。若岩石体积较大，可连续设置多个炮眼，在保证现场安全的情况下顺序起爆。成功爆破后，原本整体岩层裂开，对于小块矿石可直接清理、运输，剩余的大块岩石也能够使用掘进设备轻易破碎。该方法可作为机械掘进困难情况下的一种辅助手段，炮孔直径、跑孔间距、装药量等都是影响爆破效果的直接因素，需要技术人员根据现场情况具体确定。

2 采矿工程中支护技术的应用

2.1 锚杆支护

锚杆支护是巷道支护中最为常见的一种，其布置方式比较灵活，一种形式是随着巷道掘进，等间隔布置锚杆，起到支撑作用；还有一种形式是在围岩变形或裂缝处增设锚杆，起到保证围岩稳定的效果。随着锚杆支护技术的发展，杆体材料也在不断创新，除了常规的钢质杆体外，近几年出现了复合玻璃钢锚杆，其杆体材料主要是玻璃钢，内端头是左旋麻花结构。复合玻璃钢锚杆的外部尺寸在26 mm之内，适用于孔径范围在28～32 mm的钻孔中，需要将锚杆及岩石层面之间的角度控制在75°以上，紧密结合锚固剂安装锚杆，合理控制搅拌时间，以保证锚杆妥善固定，避免发生中断现象。

2.2 喷射混凝土支护

在巷道支护中，锚杆多用于局部小范围的支护。如果矿区地质条件较差或是巷道空间较大，单纯使用锚杆进行点状支护难以达到预期效果。这种情况就需要在锚杆支护的基础上，配合使用混凝土支护。其方法是在已经完成支护的锚杆上挂网，使钢筋网覆盖在巷道两侧的围岩或上部顶板上，将制备好的混凝土装入到喷浆机中，以较高的压力朝巷道围岩或顶板喷射混凝土。新形成的钢筋网-混凝土结构能够起到很好的加固、保护效果，显著提高巷道空间的安全性。在应用该支护方法时，要注意提前做好支护面的清理，将松动的石块和表面的浮灰清理干净，保证混凝土与巷道墙体牢固粘结。混凝土喷射完毕后，要注意做好养护，防止混凝土流挂影响支护效果。

2.3 预留矿柱支护

巷道掘进过程中，选择一些矿层保存比较完好、整体刚度较大的位置，预留出直径为50～100 cm的矿柱，以起到临时支护的效果。预留矿柱支护的优点是降低了支护成本，操作比较简单；其缺点是煤柱的直径远远超出了锚杆，如果预留煤柱的数量较多，必然会挤占巷道空间。如果分布比较散乱，对采矿作业的效率也有可能造成不利影响。在使用预留矿柱支护技术时，要注意其位置，应避开巷道的回风区、运输区；其直径太小则支护能力弱，直径太大则占用巷道空间。必须科学设计直径，保障支护安全，减少空间占用。

2.4 可缩性支架支护

根据结构形式的不同，可分为环形、拱形等形状。相比于普通的支护支架，可缩性支架承载力更大，对巷道顶板的破坏性较小。尤其是当围岩出现变形、顶板沉降时，可缩性支架与巷道围岩、顶板接触的位置不容易出现穿透的情况，支护稳定性更好。先进的可缩性支架具有电子显示功能，可实时显示荷载情况，技术人员根据可缩性支架的极限承载力及实时荷载，灵活调节支架，使其保持在最佳的支护状态。

3 结语

保障巷道掘进效率和巷道支护安全是采矿企业井下管理的关键内容，对保障作业连续性、人员安全性及实现企业效益最大化具有直接影响。应结合矿区地质条件和现场情况，灵活选择巷道掘进方法，同步做好支护工作，营造安全的作业环境，保证井下作业的持续开展。