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浅析采矿工程巷道掘进和支护应用的论文
摘要：主要探讨了采矿工程中巷道掘进的技术要点，提出了强化采矿工程巷道支护的几点技术措施，希望更好地确保整个采矿工程的巷道掘进与支护工作的安全高效运行。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用
0引言
在现代采矿工程中，为了更好地确保采矿企业的效益，首先就必须确保采矿的安全。而在巷道掘进过程中，为了确保顺利安全的实施，就必须切实注重支护技术的应用，而这就需要掌握巷道掘进技术要点，并紧密结合实际支护的需要，针对性地确定支护的类型，才能确保整个采矿工程的质量和安全。
1采矿工程实施中巷道掘进技术要点的分析
在采矿工程实施巷道掘进工作中，其技术要点主要就是针对性地确定掘进方式，并切实做好瓦斯排放、巷道支护和通风防尘及光面爆破等方面工作，从而更好地满足巷道掘进顺利安全高效实施的需要。
1.1常见的掘进方式分析
在采矿掘进过程中，常见的掘进方式主要有综合机械化掘进、大断面连续采掘、掘锚一体化掘进等方面。在实际应用过程中，应结合实际需要，针对性地选取。一般而言，综合机械化掘进的方式，主要是以供电系统和运输机及机和单体锚杆钻机与掘进机和通风除尘等设备组成综合化的机械化掘进系统，从而结合巷道的掘进需要针对性地确定掘进机型号。而在大断面连续采掘过程中，主要是采取间断式、连续式等运输方式，利用相应设备在大断面巷道中进行快速掘进，而区别则是掘进速度和掘进进度的控制。而在掘锚一体化的掘进过程中，主要是以基础类的掘进机和采矿机的前提下发展的新型掘进系统，其主要是能在掘进时将掘进和锚固的作业进行有效协调，从而降低掘进与锚固的作业时间，从而确保掘进效率的提升，所以在目前诸多采矿工程中得到了广泛应用。
1.2瓦斯排放
瓦斯排放是整个巷道掘进工作中必须重视的问题，否则就可能因此引发安全事故。所以在掘进工作中，应切实注重矿井通风工作的开展，从而及时将掘进面瓦斯有效排除，严格按照有关要求满足瓦斯排放的需要，尤其是应注重瓦斯浓度的检测，才能及时掌握异常的情况，从而更好地避免瓦斯浓度过高引发的安全问题。
1.3巷道支护
巷道支护施工是整个掘进施工中最为关键的.环节，所以在巷道支护施工中，只有针对性地采取巷道支护技术，才能更好地促进整个掘进工作顺利的实施。这就需要掌握常见的巷道支护技术要点。但不管采取哪种巷道支护技术，都应切实掌握其技术要点，确保其与巷道掘进施工任务实施的匹配性，才能更好地提高巷道质量和确保巷道掘进安全[1]。
1.4通风防尘
在采矿掘进工作中，在做好上述工作的基础上，做好通风防尘工作也是一项十分重要的内容。因而必须重视通风防尘工作的开展。而这一工作就需要针对性地选择通风机的型号、数量和位置。一般而言，主要是可结合巷道掘进所需的风量和风压，针对性地对通风机类型进行确定，常见的以压入式通风机为主，所以应结合所确定的位置和数量，切实掌握其安装技术要点，并配备配套的风筒，促进风机作用的发挥，同时还要尽可能避免出现漏风和涡流的情况，且在投入使用之前应对其性能进行试验，确保整个通风系统能满足不同环境下通风的需要。而在通风系统运行过程中，还应加强对其风量的检测，做好可能出现的各种情况的预案，尽可能确保风量能满足通风需要。而在此基础上，就需要做好防尘除尘工作的开展，尤其是产生的粉尘可能具有可燃性，若忽视对其的处理，势必会因此导致安全事故发生。因而在通风的基础上，还应配备相应除尘系统，采取针对性除尘方式，尽可能地将粉尘给掘进工作带来的影响降到最低。
1.5光面爆破
光面爆破技术也是采矿工程中常用的巷道掘进技术之一。常见的光面爆破有修边法、预裂法和轮廓线等光爆技术。不管采取哪种光爆技术，核心在于确保周边爆破眼布置的精准性，还有装药量和爆破眼的间隔等，应结合巷道掘进时的围岩情况进行针对性计算，从而在确保试验达标后才能应用于光面爆破中，从而更好地确保光面爆破质量，最大化确保整个巷道掘进工程得以顺利高效的实施[2]。
2采矿巷道掘进施工中支护技术要点的分析
为了确保整个掘进工程得以顺利实施，巷道支护工作是整个工程实施的关键所在。以下就几种常见的支护技术要点进行分析，在实际应用中，必须结合实际针对性地进行选取。
2.1临时性支护技术要点分析
临时性支护是为了满足巷道掘进的需要，在实际掘进过程中，经常需对巷道进行临时性支护。例如利用木支架在巷道进行支护时，主要是采取梯形的木棚子，具有质量轻和便于加工和安装的特点，所以其具有较强的适应性，而其缺点就在于强度低和防火性较差，因而其往往属于临时性的支撑，在服务不久之后就需要更换。再如，在利用金属支架进行巷道掘进支护时，主要是考虑到其不仅具有较强的强度，且便于拆装和重复使用，因而其既可作为临时性支护措施，也可作为永久性支护措施。但其不管是临时性还是永久性支护措施，均需紧密结合服务年限，对其背板材料进行确定，这主要是为了考虑成本的需要，所以木板主要用于临时性支护背板，而混凝土预制板则作为永久性支护背板。
2.2永久性支护技术要点分析
在做好临时性支护的同时，还需做好永久性支护工作。这就需要紧密结合实际需要，针对性地确定其支护的类型。常见的永久性支护技术主要有以下几种：a)锚杆支护技术。这一支护技术因其有着较强的支护效果而得到了广泛应用，其经济性、快速性和安全性都具有较强的优势。常见的锚杆支护主要有顶板锚杆和煤帮锚杆，且其规格和性能的不同，使得其支护类型较多。例如复合玻璃钢锚杆，杆体材料主要是采取具有较高强度的玻璃钢，而内端头则以左旋麻花结构为主，其锚杆杆体的外部尺寸最大不超过26mm，因而在孔径28mm～32mm的钻孔中采用，且确保锚杆和岩石层面为正交，且最小的角度应大于75°，在安装锚杆时应紧密结合锚固剂对其搅拌的时间进行确定，且在安装过程中应确保一次性锚固到底，严禁存在中断的情况；b)预制钢筋砼支架。这一支护技术主要是利用混凝土制作支架，并在矿井内将其装配，确保梁柱接口的紧密性，所以其不仅具有较大的支护强度，且成本较低，但存在质量大和无伸缩性等方面不足。常见的主要有吊环式的前探梁，主要是在前面的临时支护措施下，采用3根吊挂前探支架，按照一定的长度和间距将其在巷道中平行布置，每一根的强度必须与吊环之间进行固定和匹配，固定点必须大于2个，并确保其紧固性，才能确保其支护效果；c)混凝土支护。主要是采取喷射混凝土的方式制作混凝土支架，并将混凝土支护和锚杆支护进行有机结合，从而更好地对围岩进行封闭和固定。所以在具体实施过程中，首先应科学布置喷射混凝土的设备，以确保施工的安全性和操作的高效性。当掘进之后，首先应安装临时性锚杆，并喷射薄层的混凝土，当喷射到设计的厚度后，应进行锚杆安装，再通过锚网喷射混凝土的方式，增加金属网强度，从而更好地确保整个混凝土支护效果。
2.3现代科学技术的应用
在做好上述工作的基础上，为了更好地确保整个掘进工程顺利的实施，作为采矿企业，还应切实加强现代科学技术的应用，从而更好地为确保整个煤矿掘进工程顺利的实施奠定基础。例如加强瓦斯在线监测系统的应用，对巷道内瓦斯浓度进行检测；加强通风预警系统的应用，及时掌握施工现场的通风情况，对整个通风系统的情况进行监控，并采取自动化报警措施，实现自动化与人工智能化的修复，才是巷道掘进施工安全的主要方向。此外，还应切实加强在线视频监控系统的应用，不仅要对施工现场进行监控，且要对各种支护措施的情况进行在线监控和分析，才能更好地满足采矿掘进工程施工的需要[3]。
3结语
在采矿工程项目实施过程中，为了确保巷道掘进的质量、安全和高效性，必须切实注重掘进技术要点的掌握和应用，尤其是应掌握巷道掘进支护要点，注重监测机制的建立，完善监测系统，确保其安全高效的实施，提高企业效益的同时保证生产的安全。
参考文献：
［1］刘晓光.浅谈支护技术在煤矿巷道掘进中的应用［J］.中国新技术新产品，(9)：123.
［2］于兆东，马寿强，李海龙.巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用［J］.山东工业技术，(5)：69.
［3］邱朝波.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的管理与应用策略［J］.福建质量管理，2016(5)：123.
采矿工程巷道掘进及支护分析论文
摘要：巷道掘进操作可以为采矿工程实施提供良好的作业条件，使采矿设备有足够安全方便的作业空间和环境。在巷道掘进施工中，掘进设备需要作用于岩层或土体上，然后不断前进，不断开拓空间。在掘进过程中，很容易出现岩层失稳或地质变化等状况，这些会直接导致巷道受损，严重情况下，会使巷道坍塌，造成更大的安全事故，所以相关人员还要在掘进同时，做好支护施工。
关键词：采矿工程；巷道；掘进；支护技术
在采矿工程中，相关人员有必要了解巷道掘进的施工方法和施工技术关键点，还要对各种支护方式了如指掌，如此才能使掘进支护相配套，才能使两者施工步伐保持一致，基于此，采矿工程整体过程才会安然无恙。本文主要针对采矿工程巷道掘进和支护进行分析。
1采矿工程巷道掘进的施工方法
掘进施工包括好几种类型，每种类型对地质条件要求和限制不同，相关人员在开采之前，还要做好现场勘查，以选择正确的掘进方法。工程中的岩层厚度和硬度非常大，需要采取钻眼爆破法，使岩层出现掘进切入口。钻眼爆破虽然可以实现巷道掘进目的，但在实施时，还需要考虑到这种方式对周围环境的影响，所以在实施前，需从实际出发，做好详细规划[1]。钻的洞眼，主要为火药埋设场所，相关人员还要根据爆破要求以及周围岩层承受能力、火药量等，设计出洞眼的尺寸和深度，还要做好定位标记工作，洞眼间距也要调控好，如此才能达成良好的爆破效果。洞眼各种尺寸与矿层厚度有直接关联，后者是前者施工的参考依据，相关人员要严格参照相关数据，避免过度掘进。单向掏槽方式主要针对硬度比较小的矿层，这种方式度对洞眼尺寸和断面形式有限制要求，如果这两方面超出规定范围，相关人员就要采取其他方式来继续掘进。整个矿必然会存在夹层，夹层可能出现在任何一位置，当其出现在洞眼位置处，而相关人员无法探测出时，相关人员应通过掏槽的方式来解决夹层，使其不会成为掘进阻碍。
2采矿工程巷道掘进技术应用要点
（1）控制瓦斯，做好瓦斯排放工作。在巷道掘进的过程中，不仅要考虑到支护问题，还要考虑掘进环境的安全性，在掘进中，必然会产生很多瓦斯，瓦斯是一种易爆炸性气体，如果其含量过多，浓度过高，就容易引发爆炸事故。所以相关人员还要采取正确有效的方式排放瓦斯或采集瓦斯，使巷道中的瓦斯量减少，使瓦斯得到有效利用。在掘进中，相关人员应对空气中的瓦斯浓度和含量进行实时监测，当其达到一定限制浓度时，及时将其排放出去。（2）做好通风防尘工作。巷道掘进中，烟尘粉末直接漂浮在空气中，此外还会产生瓦斯以及二氧化碳等危害性气体，这些气体和灰尘也要得到及时排除，巷道中的工作人员身体安全才不会受到威胁[2]。通风防尘是有效的手段，相关人员应在巷道内部安装通风系统，该系统分为自然风和设备通风，相关人员要对两者位置进行准确定位，使巷道内部风压和需风量满足要求，通风机要起到辅助配合作用，使灰尘和有害气体都能排出去。对于灰尘，相关人员可采取除尘器，吸收灰尘，减少空气中的灰尘量。在通风除尘中，相关人员还要注意控制巷道内部环境的温湿度。（3）落实掘进技术关键点。对于不同硬度的岩层，相关人员必须采取不同的掘进技术，并安排相关的工序，使掘进顺利进行。在硬岩掘进中，主要采取钻研爆破法，按照相关工序，相关人员要准备好钻眼设备和火药等，在钻眼后，相关人员要将合适的`药量灌输到洞眼中，然后进行放炮和通风等工作。在软岩掘进中，主要进行掘岩、装岩以及支护等操作。在掘进中，如果需要爆破，相关人员还要严格把控爆破时间，使爆破范围内无工作人员，以保证最终的爆破效果。
3采矿工程巷道支护技术要点
（1）临时性支护技术要点。如果岩层受到的掘进影响比较小，或需要采取的支护措施会影响到下一步施工，相关人员需要对该种岩层采取临时性支护措施。这种支护设施主要有木质支柱以及液压支柱等，其可对岩石起到加固作用，使其不会发生坠落[3]。在应用这种方式时，相关人员除了要保证支护设施的质量，还要保证其强度和拆卸安装的方便性。一些金属支架也可作为临时性支护设施，相关人员还要优先采用这种优势显著的设施。（2）永久性支护技术要点。永久性支护技术是岩层永久稳定的保障，也是掘进过程中常用的支护方式，其主要包括以下几种，其一锚杆支护技术。主要对顶板岩层进行加固，相关的支护设施主要有好几种类型，比如材质为玻璃钢的复合锚杆，这种设施在安装时，还要调整内端头的结构形式，控制锚杆尺寸，使其能与钻孔相适应。锚杆和岩层之间有夹角，该夹角为锐角，相关人员要注意控制角度。锚固剂主要对锚杆起到加固作用，相关人员还要做好搅拌工作，锚固施工应一气呵成，以保证支护效果。其二预制钢筋混凝土支架。在这种支护设施中，混凝土的强度和硬度以及承载能力可满足支护要求，所以其主要制定为支架形式。将其用在支护施工中时，相关人员还要对梁柱接口连接质量进行控制。只应用这种支架，可能会产生伸缩性差等缺陷，相关人员还要将其和吊环前探梁联系在一起，将这种组合形式应用在支护施工中，主要在巷道中布置一定数量和强度的支架，吊环主要对支架进行固定，所以单根支架和吊环的强度还要相适应，然后结合临时性支护设施，共同保证最后的支护效果[4]。
4结语
采矿工程作业环境本来就复杂恶劣，安全系数低，虽然有支护设施，但如果支护不当或支护力度小于环境变化程度，都有可能使开采环境变得更加恶劣。所以相关人员不仅要完全落实掘进技术和支护技术，还要保证各种支护设施的质量，在掘进支护之余，更要关注相关的注意事项，使支护能起到加固作用。
参考文献：
[1]赵寿.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].山东工业技术,(17):99.
[2]韩阳.浅谈采矿工程巷道掘进和支护[J].民营科技,2018(08):126.
[3]于锋.探析采矿工程巷道掘进和支护应用[J].科学技术创新,2018(19):176-177.
[4]王熙凌.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].建材与装饰,2018(29):233.
软岩中掘进支护的应用论文
摘要：通过对联合支护治理软岩巷道进行了阐述，叙述了联合支护法适用条件、支护方式、方法。并对实验结果进行了分析得出，软岩巷道完全可以采用联合支护法进行支护。
关键词：软岩巷道支护应用
0引言
双阳矿井田面积30.15km2，可采储量1.3亿吨，矿井设计能力150万吨，服务70年。
矿井采用斜井多水平开拓，二水平于7月1日开工，11月1日移交投产，矿井移交时，有一个采区一个综采工作面，生产原煤67万吨。
双阳矿井田煤质牌号为长焰煤，自然发火期为3~6个月，最短82天，地表标高+108m，煤层赋存深度为+30~-600m，煤层厚度0.8~3.2m，煤层顶板为油母页岩，破碎易落，自身无承载能力，厚度为20~50m；煤层底板为泥岩、粉砂岩，胶结程度较差，遇水膨胀泥化，厚度10~50m。
1巷道失修情况
二水平移交时巷道总长度为15763m，主要运输、回风巷道大部分为锚喷支护和少量的料石碹支护，回采巷道为每米两架25#U型钢拱架支护，移交时统计矿井一般失修率45％，严重失修率为27％。巷道的大量失修给矿井生产带来了诸多问题。
1.1主要运输、回风巷道失修降低了掘进单进，严重影响了矿井的正常接续工作。矿井设计时将主要运输、回风巷道布置在距煤底板30m深的砂岩中，锚杆喷混凝土支护7471m，料石碹支护2077m。从移交到20上半年料石碹支护基本全部失修，进行翻修。锚喷巷道大部分已多次拉底，断面缩小，喷层脱落，失修严重。不能满足矿井运输、通风需要，迫使掘进队停止掘进，进行巷道翻修工作。20初到上半年共翻修巷道4937m，耗资960多万元，20掘进平均单进不到30m/月。矿井总计移交三个生产工作面，实际移交两个，年实际工作面生产数为1.5个/a，年预计工作面生产数1.8个/a。
1.2回采巷道的失修使煤壁频繁发火，降低单产。矿井移交时回采巷道总长度为3581m，采用25#U型钢拱架支护，掘进时支架间距为每米两架，净断面10m2。到矿井移交时巷道净断面一般为6m2，最小4m2，大部分支架变形折断，失修率高达90％以上，使工作面安装后不能正常生产。2008年11月投产到2009年3月初，仅生产原煤3.05万吨，工作面平均月产3816吨。影响开采的因素有以下几个方面。
第一，巷道修复影响开采。由于回采两巷道失修严重，个别地段巷道断面比设计施工断面缩小60％，不能满足工作面运输、通风及行人等要求。矿组织一个综采队、两个掘进队和三个维修队共计620多人分别对移交的两个工作面4条顺槽进行翻修。大量的翻修工作不但从环节上影响了综采生产，而且在安全上存在着重大的隐患。煤层顶板的油母页岩极不稳定，十分破碎，每次翻棚都出现冒顶，一般顶板冒落高度2~4m，最大高度15m。这样，要消耗大量的材料来维护巷道顶板，对综采生产影响很大。
第二，超前替换支架影响开采。综采工作面回采时，在距工作面20m以内，两巷要用木支架替换金属支架。由于巷道失修或经过多次翻修，致使巷道顶板大面积活动，再加之回采超前压力作用，在超前替换支架范围内压力增大，造成顶板严重冒落，有时最大冒顶高度达20m。每次冒顶都造成综采运输终断，通风和行人受阻，严重的影响正常开采。
2联合支护
2.1巷道破坏特征根据双阳矿回采巷道易发火，掘进后难以维护的实际情况，进行重点攻关。
在施工三采区12层运输顺槽时我们进行了现场观测工作。该工作面采29#U型钢可缩性支架，掘进净断面10m2，支架间距每米两架。巷道开掘24h后观察，支架帮顶受力，48h后每昼夜底鼓50~70mm，两帮以每昼夜30~50mm速度收敛，拱架开始变形，断面缩小，煤壁温度增高。支架破坏的特点是支架先由超挖小的地方受力，然后超挖大的地方开始变形。25天后，巷道底鼓、变形缓慢，但是，如遇拉底和外来水的影响，巷道底鼓速度加大，支架变形严重，以至折断。随着巷道拉底次数和厚度增加，巷道底鼓及支架变形破坏程度随之加大。
2.2围岩(煤壁)特点双阳井田含煤地层(煤层顶底板)岩石胶结程度较差，围岩(煤壁)遇水、受振动迅速膨胀变形，流动性大，所以该矿属软岩矿井。
从巷道支架变形可以看出，巷道开掘后原始应力受到破坏，围岩(煤壁)遇风、受振动产生膨胀力，即巷道压力。巷道压力受支护阻后向巷道底板无支护处传导流动，造成底鼓。由此看出软岩有很强的流动性。当巷道底鼓变形到一定程度时，围岩产生新的应力平衡，巷道呈暂时稳定状态。但随着巷道遇风、遇水、温度变化和拉底等，围岩(煤壁)继续向深部风化膨胀，流变活动加快，这时对巷道支护会施加更大的压力，致使支护破坏。 2.3联合支护针对围岩的特点，我们进行了多方面的研究和论证，最后确定用喷射混凝土的方法来封闭围岩(煤壁)，以阻止其风化膨胀，提高支护强度。在施工三采区12层回风顺槽时，我们选择了断面相同的两种支护形式进行试验。
第一种：U型钢可缩性支架加金属网、喷混凝土支护，支架间距为每米两架。掘进作业方式为两掘一喷，混凝土喷射厚度80~120mm。
第二种：竹锚杆挂金属网喷混凝土支护。掘进作业方式为两掘一喷。竹锚杆长度为1600mm，用水泥药卷锚固，锚杆的间排距为600mm，混凝土喷射厚度为100~120mm。
这两种支护施工后我们及时设点，对巷道位移进行观测。通过分析得出了巷道变化破坏规律，认为巷道的破坏、底鼓、两帮收敛三者之间是成正比关系的。从而对选择适合本矿岩石特点的支护形式提供了依据。竹锚杆喷混凝土支护巷道4个月以后重新翻修。对竹锚杆支护的失败我们总结了以下几点原因：①围岩松动圈(2m)已超过锚杆长度(1.6m)②锚杆的本身强度不够，受剪切力作用折断；③端头锚固力没有达到设计(5吨)要求；④施工中没有及时喷混凝土，底板没有处理(无支护)。
支护试验和矿压观测证明，U型钢加网喷混凝土支护是比较可靠的。观测120天，底鼓累计300mm左右，两帮收敛累计不超过200mm。巷道变形不大，完全可以满足工作面回采需要，该工作面掘进时已全部采用这种支护形式。
喷射混凝土封闭围岩的方法在最易发火、巷道严重失修的三采区8层二片工作面两巷得到应用。该工作面走向长1269m，原两巷采用U型钢支护，多次进行翻修。经过全封闭后，实现了壁后注浆，效果很好，工作面月产能由封闭前的几千吨提高到5万吨以上，可见软岩矿井易发火、风化、膨胀的.煤体采用喷混凝土封闭的方法是可行的。
通过实践我们不断总结经验，更加完善软岩巷道支护方法。现在我们在施工回采巷道和受动压影响的准备巷道时，全部采用U型钢和网喷混凝土联合支护。在服务时间较长的永久巷道维修和施工中，我们不但采用U型钢加网喷混凝土支护，而且还采用了大量锚网喷混凝土支护。鉴于软岩巷道遇风、遇水就膨胀泥化、底鼓严重的特点，在施工和维修永久巷道时全部采用混凝土铺底方法封闭底板，其厚度一般为150~350mm，这样有效地控制了巷道底鼓，防止了巷道变形破坏。
支护改革和巷道维修实践说明，对于双阳煤矿，只有采取各种形式的联合支护，才能克服巷道压力。
3联合支护的经济效益
由于我们成功的应用了联合支护，给矿井带来了巨大的经济效益和社会效益。
3.1减少了巷道维修量。矿井移交时巷道总长度为15763m，到目前为止，已投入多万元的费用进行巷道维修，重复投入资金数量较大。采用联合支护后，大大的减少了巷道维修量，虽然一次性投资较大，但总的成本是下降的。我矿采用联合支护后，仅巷道维修一项每年就可节省资金1000多万元，同时还减少了大量的巷道维修人员。
3.2采用联合支护后能有效地控制煤巷自然发火，减轻了煤层发火对矿井生产的危害程度，也为发火煤层的治理开辟了一条可行的途径。
3.3联合支护在回采巷道中的成功应用给工作面回采、运输、通风等带来了极大的方便，可大幅度提高综采工作面单产。
工作面回采时，当回采超前压力作用于联合支护时，混凝土喷层与U型钢脱离，支架受力后可缩，不受破坏。在两巷超前支护替换支架时，U型钢支架回收方便；金属网与喷层形成坚硬的人工假顶，可有效地阻止顶板油母页岩冒落，给综采工作面前后端头管理创造了有利的条件，工作面单产由原来的几千吨提高到5万吨，最高月产达到7万吨以上。
3.4联合支护的成功应用大大提高了掘进单进，缓解了矿井接续紧张程度。
由于联合支护能有效地阻止软岩压力，实现了一次成巷，减少了大量的重复劳动，掘进单进由原来的30m提高到150m以上，保证了采掘接续。
3.5联合支护给矿井标准化管理和安全生产创造了很大的方便条件。
总之，联合支护在我矿成功的应用给我矿带来了巨大的经济效益和社会效益。但是联合支护也有很多不足之处，主要是原材料不断的涨价和巷道一次成本越来越高。其次是施工工序复杂，工人劳动强度大，难以实现快速掘进。
摘要：超前支护技术目前已经广泛应用于多种工程的实施当中，是较为成熟的一种支护手段。主要阐述了超前支护的概念，对石门揭煤、巷道掘进及矿产回采过程进行分析，并结合超前支护技术探究其技术的应用。
关键词：超前支护；采矿工程；应用；研究
0引言
在采矿工程中，超前支护技术为其带来了巨大的经济效益，目前超前支护技术已经广泛应用到采矿工程的各个过程当中，极大地提高了采矿工程的安全性与稳定性，为顺利施工提供了基础保障。由于采矿工程相较于其他工程具有特殊性，且对施工过程的安全性和施工效率要求都较高。因此，为保障施工人员的生命财产安全和矿产企业的经济效益，必须要对采矿过程中的各个环节进行详细核查。高效的超前支护技术支持不仅能够保障采矿工程完成的高效性及施工的安全性，而且对矿产企业的发展和经济效益具有重要的支撑作用。
1超前支护技术概述
超前支护技术是目前许多工程中应用较为完善的一种技术手段，其工作内容主要是在松软或易破碎的岩层工程中超前于掘进工作而实施的一种起支护作用的技术，在辅助措施的作用下保障施工工作面稳定，以保证工程的顺利实施。目前，超前支护技术已经渗透到中国许多工程当中，成为不可缺少的重要技术之一，其中在铁路建设、公路维修、隧道工程等工程中被广泛应用。由于采矿工作的特殊性和对安全性的要求较高，超前支护技术的引入对提高采矿工作面的稳定性具有十分重要的意义，该技术为采矿施工的安全提供有力的保障，并能够在安全性较高的条件下解决开采效率低下等问题，大大地提高了矿物开采生产的综合效益。目前超前支护技术的表现形式包括三种：a)利用钢管加固松散岩石，一般用于锚定工作面前上方的岩体；b)利用钢管和钢轨加固棚顶，结合钢管和钢轨锚固工作面前上方的岩体；c)利用倾注泥浆加固松散泥土，利用泥浆的粘着性胶结硬化破碎的岩体。
2超前支护在石门揭煤中的应用
2.1石门揭煤中的问题
在中国矿产开采过程中，石门揭煤常常是事故发生的主要阶段，在巷道进行掘进过程中，揭露遇到煤层的过程中往往会引发煤层段掉顶，这也是在石门揭煤中遇到的主要难题，并且该难题仍旧尚未被攻克，成为中国矿石开采中石门揭煤的重要隐患问题。在石门揭煤过程中如果发生掉顶情况，则会容易引发连片的煤层塌落，甚至导致大部分煤层段掉顶，严重影响采矿工作人员的工作进度，甚至会引发煤灰与瓦斯事故，对开采人员及工作技术人员的生命安全造成严重威胁，同时也严重损害了采矿工程的经济效益。目前，中国诸多的矿产开采揭煤过程中常常发生掉顶情况，为缓解这种情况，一般会采用架棚探梁进行支撑，并对顶板采取一系列的措施处理，但是依旧不能避免掉顶的事故发生，也难以预防大量瓦斯的涌出，为采矿工程带来了巨大难题。
2.2超前支护技术在石门揭煤中的应用分析
目前，采矿工程中石门揭煤环节遇到诸多问题，其中掉顶问题尤为严重，在此，超前支护技术的应用预防了掉顶问题的发生，在解决石门揭煤的掉顶问题中发挥了巨大的作用。以下是超前支护技术的具体应用分析：a)在巷道中见矿物之前要做好相应的处理措施，在距离见矿物前2m处打眼，要求孔眼之间的距离控制在300mm内，孔眼深度控制在1.8m左右，工作人员对孔眼的间距和深度要严格把关；b)要求孔眼位置均匀分布在巷道周围，并且在每个孔眼插入一根钢管，由于钢管长度可以调节，工作人员要根据不同的采矿巷道的实际情况使用不同长度、直径和厚度的钢管。然后进行超前护顶保护措施[1]，在进行炮击揭煤前一定要严格把控超前护顶保护措施，控制炮眼深度低于支护眼深度，并且要严格把控钢管质量及钢管力度，适当调整钢管间距，此外，在每次炮击之前都要详细核查钢管状态，排查问题钢管并立即更换正常钢管，核查钢管间距，并针对不合理间距的钢管集中分析并加以处理或适当调整钢管距离。
3超前支护在巷道掘进中的应用
3.1巷道掘进中的问题
随着开采工程不断深入，巷道掘进的难度也与之增加。在多次不同程度的开采爆破及人力或器械的踩踏碾压作用下，开采地点上方的土方承重能力逐渐减弱，对开采位置的确定产生了严重影响。在巷道掘进过程中，许多采矿单位对巷道土方的坍塌预防工作和改进工作并不到位，因此常常会导致塌方现象的出现。岩体一旦再一次受到的外力作用就极易引发坍塌和破碎，并且在巷道坍塌后不能被再次使用，如果采矿工作人员重建新的巷道，不仅会浪费时间开采时间，而且会大大消耗采矿工程的资金和劳动力，甚至会连接原先破坏的断层岩体，引发更大面积的坍塌。
3.2超前支护在巷道掘进中的应用分析
施工单位面对巷道掘进问题时往往难以着手，从根本来说，提高巷道掘进效率是解决巷道掘进问题的根本途径。保证巷道掘进的高效性需要引入机械化的临时支护方式，同时提高综掘机的工作水平，真正实现高效、安全、快速掘进。悬臂式纵轴掘进机结合超前支护技术形成了高效、安全的机载临时支护装置，该装置不仅能够高效地搭建开掘过程中所需的支护钢架，更能够有效拆除支护设备，为下一阶段的掘进提供技术支持，提高了掘进效率并为采矿工程节省了劳动力。临时机载支护装置要借助悬臂式纵轴掘进机完成，并通过综掘机原站为其供油，其工作原理为：掘进机的三位两通工作阀连接到相应的支护油路，当机器进行工作时，综掘机原站供油，同时三位两通工作阀打开支护油路并连接综掘机原站，实现油路相互连通。在超前支护架开始工作前，首先要关闭综掘机油路，然后展开顶架并且伸出展开侧架，接着向前推动支护顶架与顶梁架的'液压控制手柄，目的是将支护钢架和钢网安放在顶梁架上。完成这一操作后，液压油会经过溢流阀进入到操作阀，然后再经过分流集流阀进入到双向锁中，再然后双向锁打开后进入油缸，同时利用双向锁控制油量。以上工序完成后主架与顶梁架会缓慢打开，当高度达到所需位置后将主架上升到巷道顶板，并把钢带与钢网紧压在巷道顶板，同时，立马进行打眼和锚杆安装工作。工作完成后将主架降到最低位置，折合主架与顶梁架，并将顶梁架合拢伏于综掘机上。工作完成后，操作人员要将两位三通手柄推向油路，关闭支护油路，并停止支护控制阀，综掘机进行下一工作循环[2]。当然，在采矿掘进巷道的过程中利用机械化超前支护手段需要机械平均无故障工作时间超过3000h，并且该机械手段适用于宽度为2.3m～4.2m以上的巷道。
4.1矿产回采中的问题
在采矿工程中，矿产的回采也是该过程中的重要一环，由于在开采过程中会发生矿产遗漏或未发现矿层，造成开采过程中的煤炭损失和降低经济效益，故而在巷道掘进过后还要回采矿产。在矿产回采过程中，开采和掘进过程中会产生不同程度的爆炸和人力踩踏情况，极易导致前上方岩体坍塌和破碎，也会使后续掘进工作和回采工作的难度更大。在回采过程中，回采工作人员难以完全按照第一次开采方式进行回采矿产工作，并且原先的开采方式也会为开采人员带来巨大的安全隐患，甚至会造成大面积的掩体崩塌或瓦斯泄露等问题，因此，为了保障开采人员安全和开采效率，采矿单位必须确切分析矿区的位置及未开采矿物的位置和周围环境。
4.2超前支护技术在矿产回采中的应用分析
通常在回采过程中，超前支护技术能够有效解决回采遇到的许多问题。一般来说，在回采过程中超前支护技术的运用方式有两种：a)在采矿结束时的漏斗之间进行不间断掘进，通俗来说就是重新在巷道内进行煤炭开采。该种方式对遗漏煤矿的开采率更高，具有较高的开采效率，但是由于已经开采过的部分承重能力变低，在后续的不断压力下也导致坍塌概率更大，更容易发生岩体塌方等问题，所以该方式一般安全性较差，并且对巷道空间要求较为严格，实行该种回采方式要保证进巷道间距5m左右；b)沿着两个废弃矿场之间的连接柱进行回采施工，该种回采方式有开采盲点较多的缺点，因而经济效益达不到预期效益，但是该种方式能够充分结合超前支护技术，也是安全性能更高的回采方式，中国大多数煤矿的回采工程都采用该种方式。该种方法可以采用超前支架的方式实现，超前支架采用两个支架作为底部支撑，并且将左右两个支架合并为一个支架使用，此外，在两个支架之间的顶梁位置通过防盗防滑千斤顶链接底座，起到支撑的作用。每个支架一般由前后两节组成，并且前节顶梁后部与后节伸缩梁链接，前后节底座通过移驾千斤顶相互链接。采用这种链接方式的目的是增加支架的稳定性，提高超前支护的安全性。此外，该种支撑回采方式具有节省空间的优点，其最大支撑高度可以达到3.5m，支撑宽度达到3m以上，扩大了开采空间。再加上此种方式的底座较小，支架两侧及中间都有较大的通道，便于工作人员来回穿行和材料及设备的运输。该操作简便，仅凭单人就可以简单操作，省时省力，为矿产开采工程减少劳动力和财力支出[3]。
5结语
超前支护技术在采矿工程中被广泛应用，并在石门揭煤、巷道掘进、矿产回采中都发挥了重要作用，该技术的引用能够保障开采工作人员的安全性、稳定巷道及上方岩体，为矿产企业的经济效益和施工人员的人身安全提供了有力保障。
参考文献：
［1］杨和平.超前支护在采矿工程中的运用［J］.能源与节能，(3)：106-107.
［2］郭卢进.采矿工程中超前支护的能够用［J］.机械管理开发，(8)：152-153.
［3］尹贤刚，谌立勇，郑云.超前支护在采矿工程中的应用研究［J］.矿业研究与开发，(5)：60-62.
摘 要：做好煤炭资源的开采工作，能够为人们提供重要的动力能源，同时还能够在很大程度上促进社会经济的不断发展。众所周知，煤炭资源的开采工作，危险系数较高。提高矿井工作的施工技术，能够有效改善矿井生产过程中的一些问题，为保障矿井安全生产工作的顺利进行做出重要贡献。掘进巷道大直径顺层长钻孔预抽消突技术是采掘工作中防止煤层片帮控制巷道成型、瓦斯突发问题的重要技术手段，对于大幅度降低采掘工作过程中的危险系数具有重要意义。
矿井开采范围和深度在不断增加，煤和瓦斯的突出巷道片帮等问题成为了威胁矿井安全的重要因素。煤层的基础参数和地应力等都在不断增大，严重威胁着矿井的安全生产工作，同时煤和瓦斯频频发生一些突发事故，将会直接影响到矿井工作人员的生命安全。想要保证矿井生产的安全和稳定，就需要针对煤层和瓦斯进行严格的控制和管理工作，做好防突、片帮工作的各项具体措施。
3.1 4201运顺工作面综掘机截割进刀及泄压孔布置方案
该方案的卸压孔布置及参数对于掘进巷道泄压孔的设计工作具有重要影响。布置形式主要为，掘进工作面是矩形断面，每班出班前在两侧距帮200 mm的煤体内，每侧各垂直布置5个卸压孔间距600 mm。压区域为距帮500 mm，具体的参数为：帮部每个卸压孔直径为41 mm，深度2 500 mm，中心泄压孔为综掘机截割头进孔，深度0.8 m。
掘进巷道迎头卸压原理是掘进巷道迎头卸压，采用大直径深孔卸压方法，其卸压原理，如图1和图2所示，该方法可以有效地降低应力条件，使得掘进工作在低应力区进行。
瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯威胁的重要措施，在进行瓦斯抽放的实际工作之时，需要针对这项工作进行施工前的准备工作。详细考察瓦斯抽放的工作环境，尽可能地减少在实际施工中出现突发状况的可能性。
一边进行瓦斯的抽取工作，一边进行煤炭资源的开掘工作，是当前煤矿进行开采的重要方法，对于防止瓦斯浓度超出一定限度和减少瓦斯的突出问题具有良好作用。
钻孔对于瓦斯的.抽放范围具有重要影响，以往的施工技术因为工艺水平的限制和钻孔设备的不够精良，对于一些大直径钻孔始终不能有效进行施工。具体情况，如图3所示。
3.2 掘进巷道大直径顺层长钻孔预抽消突技术的具体应用
在进行抽放瓦斯的过程中，采用了大直径顺层长钻孔的方法，针对掘进工作面进行主要的施工工作，能够起到良好的效果。采用大直径顺层长钻孔预抽消突技术，需要根据它的卸压消突理论进行具体的实际操作。在进行实际的瓦斯抽放工作之前，就需要做好顺层长钻孔抽放瓦斯消突措施施工方案的设计工作。在进行具体的操作之时，需要根据设计方案中的各项工序有步骤地进行。
4 结 语
想要保证煤炭开采过程的安全，就需要针对瓦斯及巷道来压片帮做好相应的处理工作。掘进工作面大直径顺层长钻孔预抽消突技术是当前煤矿企业进行煤炭资源开采的重要方法，能够有效抽放出矿井下的瓦斯、释放煤层压力、防止片帮伤人、保证巷道成型、提高掘进巷道质量标准化以及对于保障煤炭开采作业的安全具有良好作用。
参考文献：
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[2] 张红兵，王凯.“三软”煤层顺层大直径长钻孔区域消突技术研究[J].煤 炭技术，2014，（5）.
[3] 谢雄刚，李希建，余照阳.顺层钻孔预抽突出煤层瓦斯技术研究[J]. 煤 炭科学技术，，（1）.
在进行实际的开掘过程中，因为高应力下的煤层透气性较低，导致煤层自身的危险系数加大，同时瓦斯一向是煤炭开采工作中的较大阻力，瓦斯的危险性极高，极容易发生一些突出问题，导致煤层出现爆炸等现象，从而引发整个矿井工作的安全事故发生[1]。
开采保护层是一种有效防止瓦斯和煤层出现突出问题的有效措施，在实际的施工过程中能够起到良好的防护作用[2]。
某公司所属煤田煤层埋深比较深，矿压显著，掘进工作面片帮、垮帮比较严重，对矿工生命安全造成严重威胁，同时造成掘进巷道成型差，质量不达标等问题，严重制约了我队的安全质量标准化工作。
2 掘进巷道泄压孔的实际研究情况
防治煤和瓦斯的突出问题，需要“四位一体”这些措施的综合应用，这些措施将需要进行防护的重要过程全部包含在内，能够在实际应用中起到良好的效果。
我国对于掘进工作面的防突工作十分重视，通过超前钻孔、预排瓦斯、开采解放层等措施，尽可能地提高掘进工作面开采作业的安全性能和稳定性能。但是从不断发生的一些安全事故当中看，我国在进行开采作业的防突工作时，仍然存在着一些问题，有很多防治措施在实际使用当中受到很多条件的限制，导致这些重要的防治措施并不能够完全发挥其真正作用[3]。
钢管混凝土支护在失修巷道中的应用工学论文
摘要：根据开滦钱家营矿业分公司井下失修巷道的实际情况，探讨了钢管混凝土支护的施工工艺，同时在实践中采用了钢管混凝土支护对失修巷道进行了维修治理，取得了较好地技术经济效益，为失修巷道的修复提供了一条行之有效的施工方法。
关键词：失修；钢管混凝土；支护
开滦钱家营矿业分公司岩石巷道一般布置在12-1煤层的底板岩层内内，距12-1煤层10-15m，可采煤层有5个，煤层间距较小，属于近距离可采煤层。从而，煤层间的开采应力相互影响，使采区内的巷道受重复应力的影响，造成巷道重复修复率提高，这不仅给行人带来不安全隐患，而且给煤矿企业提高了经营成本。这公司原来治理失修巷道一般采用架设U25或U29型钢加工的三心拱支架，由于U型钢拱形支架是可塑性的，所以受矿压影响，拱形支架易变形，而且易发生折断，反复修复率较高。2008年这公司修复八采轨道山利用钢管混凝土支护，取得了较好地经济效益。
一、八采轨道山的地质反水文情况
(一)地质情况：八采轨道下山巷道开口位于600西轨道大巷，测点W71前90m，其方位为313°，倾角17°，巷中与六采下部运煤石门间距20m。巷道位于12-l煤层以下2-16m，岩性为中砂岩、细沙岩、粉砂岩、煤线，如表1。
(二)地质构造情况：根据实际揭露的构造情况，在F3测点前8m左右遇到fl’断层，该断层倾角40°，落差2.0m。变坡点前32m遇到f2’断层，该断层倾角55°，落差2.0m。
(三)水文情况：八采轨道山位于煤12-1底板含水层中。正常涌水量0.2m3／min，最大涌水量0.4 m3／min。
二、动压巷道支护原则
(一)优选巷道层位：煤系地层的岩性差异较大，动压巷道应尽量布置在坚硬岩层中，以期求得稳定性好、返修率低。
(二)优化巷道断面：应该根据区域地应力的分布特征，优化巷道断面形状，能使巷道围岩具有良好的应力状态。
(三)适度让压：动压巷道变形较大，要做到不许巷道变形是难以实现的，在保证巷道稳定的前提下，适度让压即给定巷道一定的允许变形值是最为经济合理的支护策略。在巷道允许变形的范围内充分让压，使围岩尽可能地释放变形能，能有效地发挥围岩的自承能力。这就要求支护体必须具备一定的柔性。
(四)强化支护：在适度让压的基础上，为了满足巷道使用的要求，必须对围岩的变形进行控制。可通过优化巷道支护参数，提高支护体的整体强度，来控制巷道的变形。深井软岩巷道最终的稳定，主要还是依靠支护体的支护强度。
(五)控制巷道底板变彩：动压巷道围岩处于 “四面来压”应力状态，即顶板、底板和两帮同时受压。当巷道围岩应力较大时，围岩变形能必然从巷道的未支护面或支护薄弱面释放出来，局部围岩变形量大，进而导致巷道整体失稳。因此采取全封闭的支护形式，可以有效地控制巷道失稳。
(六)提高围岩的自承能力：巷道围岩不仅具有一定的自承力，而且还是一种天然的承载构件。保护围岩原始结构的完整性，适时对围岩予以补强，提高围岩的整体强度，发挥围岩的自身承载力，防止围岩塑性区域的无限制扩大，能取得事半功倍的效果。
三、钢管混凝土支护的原理及优点
(一)钢管混凝土支护的原理：钢管混凝土支护是在钢管支架外壳内填装混凝土组成的支架，其工作原理是：借助内填混凝土，增强管壳的稳定性，借助钢管壳的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使夹心混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力。钢管混凝土支架具有圆柱状外形，是最合理的截面形状，它不仅有惯性矩大的`特点，而且无异向性，不易扭曲变形。
(二)钢管混凝土支护的优点：钢管混凝土支架具有突出的优点是支护能力强，与同质量的u型钢支架相比，其支护反力可达u型钢支架的2，5倍多。u型钢支架支护能力较小，钢管混凝土支架是一种“经济型高强度支架”，是“性价比”最优的支护方式。
四、钢管混凝土支护参数的选择
(一)钢管参数的选择依据：φ140×8.5mm钢管混凝土支架支护强度及承载能力满足支护要求。
(二)钢管参数的选择：φ159×8mm的接头套管能够与中140×8浅谈综采5mm钢管尺寸匹配较好。钢管选用φ140×8.5mm无缝钢管，单位长度重量为27.57kg／m。接头套管φ159)<8mm无缝钢管，单位长度重量为29.79kg／m。
(三)混凝土配制：混凝土采用425#普通硅酸盐水泥配制，石子采用最大粒径为15mm的碎石作为粗骨料，优质河砂(中砂)作为细骨料。在配制混凝土时掺入适量减水荆，掺量为水泥重量的O.5％；掺入适量速凝剂，掺量为水泥重量的2.5％；掺入适量膨胀剂，掺量为水泥重量的2％。
五、施工方法
首先用钎子将原来支护的背板拆除，在找清浮掉的情况下，用风镐由巷顶向两帮进行拆除原支护，用木背板进行临时支护，然后，按间距500mm架设钢管混凝土支架，在钢管混凝土支架上面背700×120X70mm(长×宽×厚)木背板，木背板与巷顶、巷帮接触不实部位用木背板接顶背实。钢管混凝土支架架设10架后，在一起用注浆泵向钢管支架内注入混凝土。附钢管混凝土支护施工图。
六、结语
钢管混凝土支护与u型钢拱形支架相比，抵抗矿压能力较强，延长了巷道服务年限，对失修巷道的加固可以广泛推广。
在钢管混凝土支护中，注浆速度较慢，需要对注浆工具进行改造。
对于有底鼓现象的失修巷道的加固，应采用加底弯拱钢管混凝土支架进行加固，加固效果较好。
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