超前支护在采矿工程中的应用研究

韩永生

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

将超前支护技术应用到采矿工程之中，让相关企业获得了极大的经济利益，也正因此超前支护技术被广泛应用到了现阶段的采矿项目作业中，让采矿工程稳定及安全性等得到了有效提升，同时还保证了采矿工程正常顺利且稳定的进行。

1 超前支护的基本阐述

当开展井下煤矿等项目施工作业时，使用支护技术最主要的目的即确保采矿工作区域有一个较为稳定的结构，从而给井下作业提供一个相对安全与稳定的环境。而超前支护技术属于一项新型辅助类的支护工艺，由于具有显著优势，因此近些年在井下煤矿的开采行业中得到了十分广泛的应用。在经过大量实践之后，充分表明了此类施工技术所具有的极强的可靠性和安全性。除了在采矿工程中得到广泛应用之外，该技术还被应用到了公路维修、隧道项目施工以及铁路建设等诸多领域中，有着极为出色的适用性[1]。相较于其它施工项目，煤矿作业环境较为恶劣，因此在将超前支护技术应用到采矿工程中时必须要对采矿需要、矿区附近地质具体条件以及水文情况等进行充分调查，并以此为基础确定开采进度和施工具体方案，从而保证超前支护技术在实际使用过程中可以展现出最为理想的支护效果，进而给相关企业带去一定的经济效益。

当开展采矿作业时，任何一项意外事故都有可能导致井下施工人员遭遇不测，因此当把超前支护技术应用到采矿作业重视，必须要针对具体情况挑选最佳的棚架等支护设施型号。支护实际方案的制定和设备选用等工作也要完全依据井下围岩之中岩石组成和松散的实际程度、不同类型钢管与钢轨顶棚的具体加固状况等进行，借助泥浆灌注等相关方式加固松散的泥土，依据上述施工流程来让超前支护施工计划得到合理且有效论证[2]。另外，在实际施工过程中还能够利用各类已经成熟化的支护手段与施工经验，借助水泥良好的凝固型，对固矿区域之中相对松散的泥土进行加固处理，并通过钢管以及钢轨等材料来加固顶棚，以此保证做实际开采过程中采煤巷道的安全性。

2 采矿工程中超前支护技术的应用

2.1 在石门揭煤过程中对超前支护技术的应用

2.1.1 存在的问题

当开采煤矿时，石门揭煤一般为事故出现概率最高的环节，当开展巷道掘进作业时，揭露遇到煤层时通常会造成煤层段发生掉顶的问题，而这恰好就是石门揭煤环节所遇到的最为棘手的问题，当前这一问题还未得到有效解决，是我国矿石开采领域之中石门揭煤阶段最为重要的一个隐患问题。当石门揭煤时出现了掉顶等情况，那么极有可能会导致煤层连片塌落，严重者还会造成大量煤层段发生掉顶问题，从而对采矿人员工作的进度造成严重影响，甚至还会出现煤灰和瓦斯等严重事故，进而对相关开采人员和技术人员生命安全产生直接威胁，严重损害有关企业经济效益。现阶段，掉顶问题仍旧频繁出现在我国煤矿开采揭煤工作之中，而为了可以避免此类问题出现，工作人员在开采前会先通过架棚探梁来进行支撑，同时借助有关手段处理顶板，然而经过一段时间实践之后发现，该方式仍旧无法有效预防掉顶事故的出现，而且也无法避免瓦斯大量涌出，变成了采矿工程中十分棘手的难题。

2.1.2 石门揭煤过程中超前支护技术的应用研究

在当前石门揭煤环节，掉顶是一个较为普遍且性质相对严重的问题，工作人员在尝试了多种方式之后仍未取得理想效果，然而在该过程中应用超前支护技术却可以取得一个较为出色的效果，可以有效降低掉顶问题发生概率，有助于石门揭煤正常进行[3]。下述即该环节内应用超前支护技术的具体情况：首先，当见矿物之前便要在巷道之中提前做好对应的应急处理计划，在和矿物相距2m处进行打眼，孔眼间距需要保证处于300mm以内，并且深度最好为1.8m左右，施工人员必须要严格把控孔眼间距及深度；其次孔眼需要在巷道附近均匀分布，每一个孔眼之中都要插入一根直径适宜的钢管，因为其长度能够调节，所以工作人员需要按照巷道实际情况确定钢管使用的具体程度和厚度。最后，在上述操作完成之后便可开始超前护顶的保护工作，当炮击揭煤时必须要对超前护顶的保护措施进行严格把控，确保各环节准确无误，倘若在此过程中发现问题钢管要立即进行更换，并对钢管间距进行核查，最终确保后续工作得以正常进行。

2.2 矿产回采工作中对超前支护技术的应用分析

矿组资源在煤矿实际开采和掘进等过程中，会因施工人员踩踏以及爆破作业等因素的影响而发生损害，并使得井下施工环境整体安全性能显著降低，从而导致出现塌方或者岩壁脱落[4]。因此，为了保证矿区内的煤炭资源利用效率得到进一步提升，进而对剩余矿藏进行进一步开发，施工人员与技术人员必须要在施工安全得到有效保障的基础之上实施矿产回采[5]。

依据原始路径进行开采作业所形成的特殊漏斗开展探测可以有效与快速找到可以做回采作业的才是资源。此类方式尽管有着高效性与便捷性等特点，但是却存在有极大安全风险。矿区在经过了开采施工之后，其自身承重水平会出现显著降低，而原始地质情况也会随之出现极大的转变，在后续强烈施工过程中可能会因振动而导致巷道塌方事故出现，因此在回采时最好不要让近路间距超过5m。

目前，矿产回踩作业大多会在老旧废弃厂矿连接位置来开展重复循环式施工，相较于原始型回踩施工，此类施工方式以经济效益的牺牲为代价换来了更为理想的安全性。当将超前支护技术应用到回采的工作面中时，必须要挑选出适宜的支架。通常情况下左右两架支架便可划为一组，同时通过防滑性千斤顶或者其它类似装置来为架体顶梁和架体底座进行稳固连接处理。除此之外，每一个支架前后的两节还需要确保顶梁后部以及后节伸缩梁实现有效的连接，通过千斤顶和连接头等加固每一个节点底座。

2.3 巷道掘进工作中超前支护技术的应用研究

对于施工单位而言，巷道掘进是一项较为棘手的问题，很难找到问题切入点，由其本质来看，提升航道掘进工作的工作效率是让巷道掘进及相关问题得到有效解决的根本方式。通过引进临时的机械化支护方式可以在确保巷道掘进高效性的基础上，增强综掘机工作的水平，从而实现真正的高效、稳定且安全掘进。在将超前支护技术与悬臂纵轴掘进机进行完美结合之后得到了一个高效且安全性较高的机载型临时支护设备，它除了可以在开掘过程中高效的搭建支护钢架之外，也可以将支护装置进行有效的拆除，从而给下一环节掘进带去一定的技术保障，是掘进施工的整体效率实现显著提升同时还有效减少了人力资源的投入。在机载临时性支护装置中悬臂纵轴型掘进机占据着绝对核心地位，当开展实际施工时，综掘机是最为主要的供油装置，它的工作原理是掘进机内专用的工作阀会和油路建立有效连接，当机器在工作过程中，三位两通工作阀会把支护装置的油路打开并连接至原站，从而实现油路互相连通等目的。同时当超前支护加开始作业以前，还需要关闭掘进机的油路，将顶架以及侧架展开伸出，将与之相关的支护顶架和液压控制手柄向前进行推动，这一环节最为主要的任务就是在顶梁架内安装支护钢架、钢网。当上述操作全部完成之后，操作阀中会有由溢流阀内流出的液压油渗入，而且当液压油流经分流阀后便会渗入至双向锁之中，最后当双向锁开启后流入到油缸之中，借助双向锁对油量进行控制。上述所有工序均完成之后，定量和主架便会逐渐打开，同时将钢网以及钢带紧紧压在对应的巷道顶板中，这是需要立即开始打眼与锚杆等安装。

2.4 超前支护技术具有的经济效益

因为超前支护在矿业面貌保护中有着较为出色的效果，所以在矿业项目的建设领域中得到了极为广泛的应用，通过这种方式能够有效提高矿业建设安全性，从而保证工程项目正常稳定进行[6]。另外，大量企业通过该技术获得了诸多好处，例如：提高采矿作业的安全性以及企业经济最终获得的经济效益等，因此该技术受到了相关企业极为广泛的关注，并且在多种类型的项目中得到了广泛的应用，虽然无法对此类方法所取得的利益进行准确计算，但是的确给有关企业带去了极为可观的经济效益，因此我们应该在此方面加强研究，以促进采矿行业的健康持续发展。

3 结束语

所谓超前支护技术实际上就是在破碎岩体或者松软岩体中通过超前掘进工作面的方式进行支护作业的技术，该技术是在近些年得到广泛应用的一类新型技术，借助它可以让井下施工安全性得到有效提升。在采矿工程中应用该技术时需要对矿区实际情况进行全面考虑，同时制定出与之对应且合理的设计施工计划。除此之外，在进行支护施工时也需要提前预防后续煤矿开采及掘进工作中可能出现的意外情况，最终让支护技术效果得到最大程度的展现。随着科学技术不断发展，超前支护技术必然会实现进一步优化和完善，最终让我国采矿行业实现稳定且安全的发展。