采礦工程中超前支護的應用分析

楊學峰

摘 要：在采礦工程中超前支護的主要應用方式有：巷道掘進、電耙道修復、殘礦回收等，每種方式的應用都有相應的使用范圍，因此在選用超前支護方式時則需要根據實際采礦工程加固需要進行甄選，比如：巷道加固可利用巷道掘進方試；隧道加固可利用電耙道修復方式；巖石加固可利用采礦回收方式等。對于采礦工程來說，加強安全性的保障非常重要，而超前支護對采礦工程工作面的加固有著重要的作用，因此值得大力推廣與應用。

關鍵詞：采礦工程；超前支護；應用方式

超前支護在采礦工程中可針對施工中可影響隧道安全施工的主要影響因素（巖體破碎或者松軟）進行有效加固處理，進而提高巖體的強度，避免隧道開裂現象發生，而在超前支護過程中，要結合實際施工現場的支護要求進行相應的方式選擇，并且對超前支護的采礦施工參數詳細了解，為超前支護技術的應用提供可靠的分析依據，促進超前支護為采礦工程帶來良好的經濟效益，促使采礦工程可持續發展。

一、超前支護的概述分析

在采礦工程施工過程中，工作面的巖體非常容易發生破碎、松軟等情況，這些情況發生在隧道施工中均屬于破壞性因素，很容易在成隧道坍塌等安全事故發生。為了有效提高隧道的安全性，必須要加強科學支護方法的利用，如：超前小鋼管、錨桿等輔助性的技術在支護中作用非常突出。超前支護技術的應用基本方式為：

①巷道注漿錨桿施工的超前注漿，利用水泥漿的膠結作用，在工作面巖體位置進行澆筑，在膠結后進而有效提升巖體的硬度，進而對隧道的強度也有提升，提高安全性；②超前支護管棚施工，施工中主要以鋼管、鋼軌、鋼支架為主要應用工具，對采礦巷道內部周圍進行固定，防止巖石松動情況發生，錨固工具的長度要達到一定的標準；③超前錨桿施工，此方法主要針對工作面的上部位置，進行巖體加固，錨桿長度一般都要控制在3米到5米之間。

二、采礦中超前支護的應用方式

1、巷道掘進

采礦工程工作面中，容易碎裂、松軟的主要巖石為輝綠巖，該類巖石分布面積比較廣，是由于巖石層間出現裂隙或者斷裂情況，在與外界因素發生反應后顏色逐漸呈輝綠色發展，巖石強度下降，內部結構以塊狀形式衍變，進而巖石的蝕變現象越來越嚴重，極容易破碎、松軟、粉碎，進而使得采礦工程作業面的強度很難滿足施工要求。

在采礦工程巷道掘進過程中，若是遇到巖石體系中存在輝綠巖成分，就必須要對該巖石結構進行加固處理，應用超前支護的方式，避免因開挖工作導致頂部巖體掉落，不僅影響采礦工作的進行，還會對采礦工作人員的生命健康造成很大的威脅。巷道超前支護能夠起到加固輝綠巖的作用，防止巷道的坍塌，加快采礦進度和效率。

2、電耙道修復

采礦作業通常應用的方法為有底柱分段崩落，在礦道設計方面要求遵循對稱的原則，出礦應用設施為電耙。然而在實際作業時，因為放礦動載荷的干擾以及二次爆破處理，都會對出礦操作造成極大的影響，出現破壞礦柱的現象，甚至引發電耙道的坍塌，阻礙采礦工作的順利進行。針對電耙道的重復返修工程，需要利用超前支護技術手段，將鋼支架（梯形）設置在電耙道的坍落位置，工字、口字鋼為支架的主要材料，且工字鋼為支架的主梁，要使電耙道同支架結構緊密相接，為電耙設備的作業提供良好的工作環境。

還需要對上述支架應用的工字鋼材料進行進一步的加工處理，制作為錨桿，長度為2.5m，并將頂部制成尖狀，參考支架主梁中心方位，確定錨桿的推進位置，利用設備將錨桿固定在礦道巖石中，角度為仰角15°，依次間隔0.5m分別推進兩根錨桿，搭建成棚架，支撐起脫落的巖體。電耙道修復施工的要點在于正確的掌握錨桿的分布狀況，對巷道的邊幫進行穩固，增強工作面的承受能力，合理確定隧道出渣量，確保棚架的堅固程度。

3、殘礦回收

殘礦是采礦工作的一大難點，要想提高開采效率，就必須要增大殘留礦石的回收效率，這就需要應用進路分步放頂采礦方法，并使用超前支護技術對回采工作面進行支護，達到出礦設備的運行條件，提高回采穩定性。

（1）可以將回采進路布置方式同超前支護技術結合起來。殘礦回收過程中需要處理工作面破碎巖體的問題，應借助超前支護掘進手段，設置2.6x2.7㎡的進路斷面。通過將大量的木質支護設置在工作面進行支護的方式，配合鋼拱架的支撐，邊開采邊將邊幫、頂板進行封閉堵塞，有效地降低巖體坍塌的問題。

（2）殘礦回收工作也可以選用傳統的工作面回采方式，既可以應用將回采進路設置在采礦場區間，順間柱方向施工，也可以將回采進路設置在放礦漏斗間。在掘進過程中，殘礦回采進路可以劃分為兩個不同的分支，使二者間隔保持在5m，保證進路的掘進同施工計劃相一致，之后即可進行回采作用?；夭煞彭數拈g隔距離應在1-1.5m間，將支護拆除，進行崩礦處理，查看礦石的質量是否滿足標準，繼續進行支護拆除和出礦操作。

三、超前支護的采礦施工參數

在進行采礦工作的過程中，要提高對超前支護施工參數的設置，應注意以下參數設置要點：應將鋼支架（拱形）設置在開采掌子面周圍，順著支架邊界，進行錨桿孔的鉆鑿，借助氣腿式鑿巖機合理把握孔洞的距離、仰角和深度，各項參數分別設置為2m、25°和2m；并在孔洞中放置管縫式錨桿，錨桿的外徑為43mm，長度為1.8m。施工時為了保證鋼支架同錨桿的焊接質量，需要預留2m的錨桿，使其同棚梁相接，利用棚梁拉緊錨桿，進一步增強隧道巖石的穩固性，避免頂部的巖石坍塌；完成管縫式錨桿施工后，應用的采礦掘進方式為爆破，掘進循環在1.2m以下，可以使用碎石來支護混凝土，不斷進行開采和挖掘。

設置超前支護施工參數是該技術應用的關鍵所在，必須確保錨桿孔角度的合理性，合理控制孔之間的距離，保證噴射順凝土工作的及時性，避免圍巖長期接觸外界空氣，增強錨桿的底部穩定程度。

四、超前支護的經濟效益

竹林山煤礦在2000年以來一直采取超前支護的方式對殘留礦石進行解決，通過多年的生產時間也已證明，此方法安全可靠，從未發生過重大的安全生產事故，工作效率高，十多年來已經產生了良好的經濟效益。根據相關統計，其中僅三個中段已經回采了殘留煤炭300余萬噸。不僅回收了大量的礦產資源，同時也進一步的延長了礦井的使用壽命，為礦井的持續性發展發揮了重要的貢獻。

結語：由于地質條件的不同，在進行采礦作業時，要結合實際狀況選取針對性的開采方式。針對經常發生坍塌問題或礦體易碎的礦區，可以應用超前支護技術，對礦石進行有效地回收利用，增大采礦企業的工作效率，獲取更大的經濟利益。經過不斷的實踐驗證和應用，超前支護技術的優勢不斷體現出來，可以保證采礦生產的穩定性，采礦企業必須要熟練該項支護技術，實現超前支護技術的推廣應用。

參考文獻：

[1] 王中亮，崔旭芳，徐金海，等.復雜條件下掘錨一體機超前支護裝置： CN203809022U[P].2014.

[2] 郭海明，張寧寧，邴紹丹.超前支護在硬巖巷道采礦機中的應用[J].商品與質量·建筑與發展，2014（2）.

[3] 張志偉，艾永變，宋學保，等.超前支護法在U型鋼巷道回棚中的應用[J].水力采煤與管道運輸，2012（1）.