超前支护在采矿工程中的应用

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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超前支护在矿产回采中的应用

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，2015(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，2016(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，2012(5)：60-62.

作者：来明明 单位：山西新安工程设计咨询有限公司