河北冀中能源井矿集团结构钢科技有限公司河北石家庄050000
摘要：巷道掘进与支护是采矿工程施工的重点，关系着后期采矿工作的安全性，重要性不言而喻。巷道掘进与支护施工专业性强，具有一定的危险性，因此，为保证掘进与支护作业的安全、稳步进行，有必要对施工相关环节进行深入探讨。
关键词：采矿工程巷道掘进支护技术应用
采矿工业是促进国民经济发展的重要工业，为社会各生产领域提供重要的矿产资源。采矿工程涉及较多专业知识，尤其巷道掘进与支护是采矿工程施工的重点环节，需加强施工各环节管理，保证施工参数符合规范要求，为采矿作业的顺利进行营造良好环境。
一、岩石的分级
采矿工程中巷道掘进作业需准确掌握岩石特性，以选择对应的巷道掘进与支护技术，保证巷道掘进作业的高效进行。岩石破坏难易程度通常使用“坚固性系数f”加以表示：
另外，依据起爆药包位置，装药可分为正向装药、反向装药。其中正向装药指先将被动药包依次装进眼中，而后进行起爆药包的装填。所有药包的均能穴均朝向眼底方向，最后使用炮泥将炮孔填满。反向装药则是将起爆药包先装进眼底，而后装填被动药包，最后，装填炮泥。药包的聚能穴均朝向眼口。正向装药会发生残药、残孔情况，岩石爆破效果差，炮眼利用率不高，而反向装药却能获得良好的爆破效果，因此，巷道掘进作业时，应优先选择反向装药方式。为保证爆破质量，反向装药时应注意：按照规范要求正确制作药包；药包和雷管的聚能需必须保持一致；禁止“垫药”。起爆时通常使用起爆器，以串联方式连接。原因在于该种起爆方式连接操作简单，方便检查和操作。
3.装岩
装岩指使用专业设备，将爆破下来的岩石运出工作面。不同的设备适应于不同的巷道环境，施工中应根据实际情况合理选取。例如，铲斗式装岩机适合应用在高度超过2.2m，最大装岩宽度为2.2m的巷道中。耙斗式装岩机适合应用在净高2.2m，宽超过2m的小倾角斜巷或水平巷道中。
装岩作业中，调车是一项较为繁琐的工作。目前浮放道岔调车是最为常用的调车方法，即，在距离工作面10~25m的原有轨道上安装浮放道岔，在工作面形成一个浮放的错车到，而且可跟随工作面向前移动，调车距离大大缩短。
三、采矿工程支护技术的应用
采矿工程中支护为采矿作业的顺利进行营造安全的环境，因此，应用合理的支护技术，严格按照规范要求进行支护作业尤为关键。采矿工程中巷道支护技术有多种，其中锚杆支护、喷射混凝土支护、U型钢可缩性支架支护较为常用。本文以锚杆支护技术为例，探讨其具体应用。
1.锚杆支护作用原理
采矿工程中巷道锚杆支护的作用体现在：悬吊作用、组合梁作用、挤压加固拱作用、楔固作用。
（1）借助锚杆的悬吊将松动或软弱的岩块悬吊在完整、坚固的岩层上，有效防止松动岩块的掉落，保证采矿作业安全。（2）使用锚杆连接、紧固各层层状岩体，构成与铆钉类似的加固组合梁，进一步提高岩层的整体抗弯性能。（3）使用锚杆对破裂状或块状进行加固，可明显提高岩体的抗剪性能，在围岩附近形成一定厚度的，不仅可较好的保持自身稳定，而且还能预防围岩的变形与松动的加固拱，提高巷道的稳定性。（4）锚杆穿过一组或多组产状不同的不连续的面，有效阻止不连续面位移，起到很好的楔固作用。
2.锚杆支护参数确定
确定合理的锚杆支护参数是施工的关键。锚杆的长度由三部分构成，即，锚杆外露长度L1，通常在0.1~0.15m。如为全长锚固锚杆，还应将穹形球体厚度考虑在内；锚杆有效长度L2；锚杆锚固段长度L3，需通过拉拔实验确定，一般在0.3~0.4m。其中确定有效长度L2时，可参考以下方法：
当需要悬吊直接顶，并且比较确定范围时，L2应大于或等于其厚度；当巷道围岩有松动破碎带时，L2应超过巷道破碎区高度。通常还可使用公式L2=KH进行计算，其中K为岩层变化的安全系数，一般取1.5~2。H表示软弱岩层厚度，一般根据经验估计或实际测量确定。
根据锚杆锚固力强度以及杆体承载力确定锚杆杆体直径，计算公式为：
公式中d、Q、分别表示锚杆杆体直径，单位mm；锚固力，单位KN；杆体材料抗拉强度，单位MPa。锚杆的间、排距通常相等，均为a，确定时应保证锚杆锚固力等于或超过被悬吊岩石的重量：
其中K、分别表示锚杆安全系数，一般取1.5~2、岩石重度，单位为KN/m3。针对未伸入到坚固岩层中的锚杆，锚杆长度和间距应存在某种关系，以形成满足要求的挤压加固拱，更好的支撑地压。基于挤压加固拱理论，锚杆间距、长度、加固拱厚础应满足以下关系：
其中公式中的b、L、、a分别表示加固拱的厚度，m、锚杆的有效长度，m、锚杆在松散体中的控制角，度、锚杆的间距。根据公式如锚杆在1800~2200mm，间、排距在500~800mm，则加固拱厚度在1200~1400mm范围。
3.锚杆支护具体施工
采矿工程巷道锚杆支护技术应用时，为达到预期的施工效果，应认真落实以下内容：首先，合理布置锚杆位置。布置锚杆位置时应综合考虑围岩性质，通常可布设为方形、梅花形。其中当岩层稳定性较差时，可将锚杆布置成梅花形；当岩层较稳定时可布设成方形。施工时应注意，当锚杆应和主要裂隙面或岩层以较大的角度相交，尽可能和其正交。当裂隙面和层面不够清晰时，锚杆应保持和其巷道周边垂直锚入。其次，明确锚杆安装步骤。为获得良好支护效果，为后续工作的进行做好铺垫，通常当爆破完成后就应进行顶部锚杆的安装施工。安装作业时，可先使用气腿造岩机钻眼，手工进行锚杆的安装。如围岩的稳定性好，爆破结束后可先进行混凝土的喷射操作，完成围岩装运后，再打眼安装锚杆。最后，做好锚杆安装质量检验。为保证锚杆支护质量，施工中应派专业人员进行施工现场管理与施工质量检查，重点检查锚杆螺帽拧紧程度、锚杆间距、深度、锚杆孔深度是否符合设计要求。另外，使用锚杆拉力计检验锚杆锚固力。
四、结论
采矿工程中巷道掘进与支护施工需做好充分的现场勘查，了解围岩类型，尤其做好巷道掘进及支护技术研究，把握施工的重点，保证各施工细节落实到位。本文通过研究得出的结论有：
（1）巷道掘进作业中，钻眼爆破法应用率较高。该种巷道掘进方法具有危险性，施工时应做好凿岩、爆破、装岩等环节的技术交底，尤其要求施工人员认真控制凿岩参数，通过计算确定合理的装药量以及炮眼数目。为保证爆破质量，应优先采用反正装药方式，并遵守相关的安全作业规定。
（2）锚杆支护技术在采矿工程巷道支护作业中较为常用。应用该技术时应注意在明确锚杆作用原理的基础上，认真计算锚杆长度、杆体直径、锚杆的间、排距等参数。同时，施工中应根据围岩性质，选择合理的锚杆布置形式，严格控制锚杆支护施工顺序。锚杆支护施工中应派专业人员做好锚杆力学性能的检查，保证其满足采矿工程巷道支护要求。
参考文献：
[1]张文全.巷道掘进和支护技术分析[J].能源与节能,2017(12):133-134.
[2]鄂玉强,李昕蔚.探析采矿工程巷道掘进和支护应用[J].建材与装饰,2018(04):232.
[3]胡国宏.采矿工程巷道掘进及支护技术的应用探究[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(10):134-136.
[4]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.
[5]夏永忠.采矿工程巷道掘进及支护的应用探究[J].低碳世界,2017(33):40-41.