采矿工程中超前支护的应用分析

杨学峰

摘 要：在采矿工程中超前支护的主要应用方式有：巷道掘进、电耙道修复、残矿回收等，每种方式的应用都有相应的使用范围，因此在选用超前支护方式时则需要根据实际采矿工程加固需要进行甄选，比如：巷道加固可利用巷道掘进方试；隧道加固可利用电耙道修复方式；岩石加固可利用采矿回收方式等。对于采矿工程来说，加强安全性的保障非常重要，而超前支护对采矿工程工作面的加固有着重要的作用，因此值得大力推广与应用。

关键词：采矿工程；超前支护；应用方式

超前支护在采矿工程中可针对施工中可影响隧道安全施工的主要影响因素（岩体破碎或者松软）进行有效加固处理，进而提高岩体的强度，避免隧道开裂现象发生，而在超前支护过程中，要结合实际施工现场的支护要求进行相应的方式选择，并且对超前支护的采矿施工参数详细了解，为超前支护技术的应用提供可靠的分析依据，促进超前支护为采矿工程带来良好的经济效益，促使采矿工程可持续发展。

一、超前支护的概述分析

在采矿工程施工过程中，工作面的岩体非常容易发生破碎、松软等情况，这些情况发生在隧道施工中均属于破坏性因素，很容易在成隧道坍塌等安全事故发生。为了有效提高隧道的安全性，必须要加强科学支护方法的利用，如：超前小钢管、锚杆等辅助性的技术在支护中作用非常突出。超前支护技术的应用基本方式为：

①巷道注浆锚杆施工的超前注浆，利用水泥浆的胶结作用，在工作面岩体位置进行浇筑，在胶结后进而有效提升岩体的硬度，进而对隧道的强度也有提升，提高安全性；②超前支护管棚施工，施工中主要以钢管、钢轨、钢支架为主要应用工具，对采矿巷道内部周围进行固定，防止岩石松动情况发生，锚固工具的长度要达到一定的标准；③超前锚杆施工，此方法主要针对工作面的上部位置，进行岩体加固，锚杆长度一般都要控制在3米到5米之间。

二、采矿中超前支护的应用方式

1、巷道掘进

采矿工程工作面中，容易碎裂、松软的主要岩石为辉绿岩，该类岩石分布面积比较广，是由于岩石层间出现裂隙或者断裂情况，在与外界因素发生反应后颜色逐渐呈辉绿色发展，岩石强度下降，内部结构以块状形式衍变，进而岩石的蚀变现象越来越严重，极容易破碎、松软、粉碎，进而使得采矿工程作业面的强度很难满足施工要求。

在采矿工程巷道掘进过程中，若是遇到岩石体系中存在辉绿岩成分，就必须要对该岩石结构进行加固处理，应用超前支护的方式，避免因开挖工作导致顶部岩体掉落，不仅影响采矿工作的进行，还会对采矿工作人员的生命健康造成很大的威胁。巷道超前支护能够起到加固辉绿岩的作用，防止巷道的坍塌，加快采矿进度和效率。

2、电耙道修复

采矿作业通常应用的方法为有底柱分段崩落，在矿道设计方面要求遵循對称的原则，出矿应用设施为电耙。然而在实际作业时，因为放矿动载荷的干扰以及二次爆破处理，都会对出矿操作造成极大的影响，出现破坏矿柱的现象，甚至引发电耙道的坍塌，阻碍采矿工作的顺利进行。针对电耙道的重复返修工程，需要利用超前支护技术手段，将钢支架（梯形）设置在电耙道的坍落位置，工字、口字钢为支架的主要材料，且工字钢为支架的主梁，要使电耙道同支架结构紧密相接，为电耙设备的作业提供良好的工作环境。

还需要对上述支架应用的工字钢材料进行进一步的加工处理，制作为锚杆，长度为2.5m，并将顶部制成尖状，参考支架主梁中心方位，确定锚杆的推进位置，利用设备将锚杆固定在矿道岩石中，角度为仰角15°，依次间隔0.5m分别推进两根锚杆，搭建成棚架，支撑起脱落的岩体。电耙道修复施工的要点在于正确的掌握锚杆的分布状况，对巷道的边帮进行稳固，增强工作面的承受能力，合理确定隧道出渣量，确保棚架的坚固程度。

3、残矿回收

残矿是采矿工作的一大难点，要想提高开采效率，就必须要增大残留矿石的回收效率，这就需要应用进路分步放顶采矿方法，并使用超前支护技术对回采工作面进行支护，达到出矿设备的运行条件，提高回采稳定性。

（1）可以将回采进路布置方式同超前支护技术结合起来。残矿回收过程中需要处理工作面破碎岩体的问题，应借助超前支护掘进手段，设置2.6x2.7㎡的进路断面。通过将大量的木质支护设置在工作面进行支护的方式，配合钢拱架的支撑，边开采边将边帮、顶板进行封闭堵塞，有效地降低岩体坍塌的问题。

（2）残矿回收工作也可以选用传统的工作面回采方式，既可以应用将回采进路设置在采矿场区间，顺间柱方向施工，也可以将回采进路设置在放矿漏斗间。在掘进过程中，残矿回采进路可以划分为两个不同的分支，使二者间隔保持在5m，保证进路的掘进同施工计划相一致，之后即可进行回采作用。回采放顶的间隔距离应在1-1.5m间，将支护拆除，进行崩矿处理，查看矿石的质量是否满足标准，继续进行支护拆除和出矿操作。

三、超前支护的采矿施工参数

在进行采矿工作的过程中，要提高对超前支护施工参数的设置，应注意以下参数设置要点：应将钢支架（拱形）设置在开采掌子面周围，顺着支架边界，进行锚杆孔的钻凿，借助气腿式凿岩机合理把握孔洞的距离、仰角和深度，各项参数分别设置为2m、25°和2m；并在孔洞中放置管缝式锚杆，锚杆的外径为43mm，长度为1.8m。施工时为了保证钢支架同锚杆的焊接质量，需要预留2m的锚杆，使其同棚梁相接，利用棚梁拉紧锚杆，进一步增强隧道岩石的稳固性，避免顶部的岩石坍塌；完成管缝式锚杆施工后，应用的采矿掘进方式为爆破，掘进循环在1.2m以下，可以使用碎石来支护混凝土，不断进行开采和挖掘。

设置超前支护施工参数是该技术应用的关键所在，必须确保锚杆孔角度的合理性，合理控制孔之间的距离，保证喷射顺凝土工作的及时性，避免围岩长期接触外界空气，增强锚杆的底部稳定程度。

四、超前支护的经济效益

竹林山煤矿在2000年以来一直采取超前支护的方式对残留矿石进行解决，通过多年的生产时间也已证明，此方法安全可靠，从未发生过重大的安全生产事故，工作效率高，十多年来已经产生了良好的经济效益。根据相关统计，其中仅三个中段已经回采了残留煤炭300余万吨。不仅回收了大量的矿产资源，同时也进一步的延长了矿井的使用寿命，为矿井的持续性发展发挥了重要的贡献。

结语：由于地质条件的不同，在进行采矿作业时，要结合实际状况选取针对性的开采方式。针对经常发生坍塌问题或矿体易碎的矿区，可以应用超前支护技术，对矿石进行有效地回收利用，增大采矿企业的工作效率，获取更大的经济利益。经过不断的实践验证和应用，超前支护技术的优势不断体现出来，可以保证采矿生产的稳定性，采矿企业必须要熟练该项支护技术，实现超前支护技术的推广应用。

参考文献：

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