矿山工程隧道掘进和支护技术的应用分析

彭威

肇庆交投矿业有限公司广东省肇庆市526000

摘要：当前，矿山工程项目呈现出了快速发展态势，为提升矿山工程采矿作业的安全性与稳定性，需要做到隧道施工。在矿山工程隧道施工开展阶段，应科学运用掘进与支护施工技术，以此来促进每一环节工作都顺利开展和进行，一旦隧道出现安全问题，那么不仅会影响到开采操作，同时也会威胁到人员生命财产安装。基于此，本文主要分析矿山工程隧道掘进与支护技术的应用对策，希望可以为相关人士提供参考和借鉴。

关键词：矿山工程 工程隧道 掘进与支护 技术思考

   针对于矿山工程来讲，应使用有效的掘进设备与支护技术，这样才可以使人员设备通行及矿物运输更加安全。另外，矿山隧道掘进工程施工量较大，不仅需要施工操作人员提前进行规划，也需要在隧道空间与岩层两者脱离的基础上做好支护工作，将隧道进行支护加固，这样才能够确保矿山开采操作有序开展和进行，最为重要的是强化操作的安全性与稳定性。

一、矿山隧道掘进与支护技术概述和特点分析

   矿山隧道掘进施工十分复杂且繁琐，在施工开展阶段特别容易受到诸多不确定因素的影响，例如岩体内部结构、地理环境与岩体体质等等，其中每一点都会对施工开展带来限制。目前，在我国社会经济体系快速发展的背景下，人们对矿物质需求正在不断增加，进而增加了矿山工程的隧道掘进作业，其中支护施工技术的重要性也十分明显，应做好顶板防护施工，缺少这一施工环节则会对隧道围岩带来影响，使隧道掘进施工进度与施工安全难以得到保障[1]。另外，基坑开挖也是关键施工环节，由于不确定因素较多且勘察数据信息具有离散性特征，在勘测阶段所运用的计划方案与监测方式也应依照实际情况来进行调整，这样就会影响到隧道掘进稳定性。为确保施工各环节都有序开展和进行，支护体系需要依照实际情况来使用不同的方式，但需要注意的是，隧道掘进施工条件较差，特别容易延长施工周期，这样也会增加安全事故的发生概率。

   因为矿山工程隧道掘进与支护施工与其他工程施工建设有较大区别，并且这一施工实践会涉及到诸多方面的知识与技术，进而就会增加施工开展复杂性与难度[2]。所以，需要细致分析矿山工程隧道施工有效开展对策，合理规划掘进与支护施工方式，确保矿山工程更好的发挥出自身作用。

二、矿山隧道掘进支护技术探究

   在分析矿山隧道围岩控制理论的过程中，需要细致思考隧道掘进支护技术，从挖掘角度来强化隧道内部的安全性与稳定性。针对于矿山隧道掘进支护技术来讲，主要包含了以下几种：其一为围岩支护技术。这属于一种被动支护技术，在运用阶段相对常见的方式则是棚式金属支架支护方式，即为借助金属支架的支撑力来支撑围岩表面，以此来减少围岩变形问题的出现。但需要注意的是，这种围岩支护技术仅为临时支护方式，虽然可以减少围岩变形压力，但长时间使用会有较大的安全隐患；其二即为围岩加固技术。围岩加固技术属于一种主动支护技术，通常都是使用锚杆/索支护方案，目前，这一技术正在日渐成熟，将其运用到围岩内部隧道中既可以有效支撑隧道围岩表面，也可以缓解围岩变形，可以全面提升隧道开采操作的安全性[3]；其三即为多元支护技术。这一技术呈现出了快速发展态势，同时在矿山工程中的运用也较为广泛，还可以将这一技术称之为“复合支护技术”，主要就是将多种支护技术进行融合，也可以使用复合材料来进行支护。多元支护技术的灵活性相对较高，可以运用到复杂的矿山工程隧道结构中，既可以减少围岩变形压力，也有利于提升矿山开采效率。

三、当前矿山工程隧道掘进支护施工存在的常见问题

（一）支护技术不科学

   为确保围岩稳定性及矿山开采的安全性，应依照当地实际情况来选用相应的支护技术。但需要注意的是，在矿山开采阶段，部分矿企为强化自身经济效益与节约成本支出，在隧道掘进与支护阶段就会偷工减料，使相关材料难以满足隧道支护设计要求。不同岩层都具有独特属性，由于部分岩层的硬度相对较高且对支护材料质量要求较低，反之就需要质量较高的支护材料来提升隧道安全性。但在施工开展阶段一些矿企没有依照实际情况来选择支护技术，使矿井安全性难以得到保障。同时在矿山工程隧道掘进与支护施工开展之前，设计部门也没有细致考量隧道顶板与围岩结构情况，很多时候都是依照自身经验来进行设计，使掘进与支护形式并不科学，进而加大了矿山工程顶板事故的发生概率。

（二）支护工艺安全管理不合理

   矿山工程中的矿井下生产危险系数较高，应重视工作环境的安全性。但由于部分企业忽略了矿井下隧道顶板支护环节，这样在对隧道进行掘进施工时，一旦顶板出现破碎或断层问题就不能及时使用支护安全措施，进而加大安全事故的发生[4]。同时矿井开采施工人员在隧道掘进施工阶段，忽略了顶板支护安全管理的重要性，缺少定期检查环节，并不了解隧道支护架质量与安装情况，特别是在隧道爆破以后，缺少对振动影响的分析，一旦支护架失效，就容易导致隧道出现冒顶情况。

（三）支护设备滞后

   针对于当前我国矿山工程井下生产阶段隧道支护设备现状来讲，通常都是使用风动锚索机来对顶板进行钻眼操作，这一方式容易出现钻眼角度与深度不符合标准要求的情况[5]。在这一背景下，不仅会影响到支护架安装施工，同时支护架也难以发挥出自身效用。

四、阐述矿山工程隧道掘进和支护技术的应用对策

（一）矿山工程隧道支护技术

   1.混凝土支护技术

   其一为混凝土支护技术。这一技术的原理即为通过喷射混凝土来建立支架，然后与锚杆支护体进行配合来强化围岩的固化性。在设计操作阶段，相关工作人员应依照隧道情况来科学设置混凝土喷射装置，因为其会直接影响到支护质量，在过程中需要施工方进行论证。另外，也需要依照操作步骤待隧道掘进操作完成以后，临时设置锚杆且进行混凝土喷射，这样的方式可以提升金属网整体强度，使支护效果得到提高。

   针对于混凝土支护技术实施方案来讲，主要内容如下：1）喷射混凝土需要依照设计配比来进行拌和、搅拌，保障其均匀性达到标准要求；2）在喷射混凝土以前，应细致检查坡面尺寸，对已经开裂或破碎的岩石进行处理，清除虚渣；3）网片可使用成品镀锌机编低碳钢丝网，网片之间使用相同规模的钢丝来进行连接；4）为有效控制砼厚度，喷射砼之前可在边坡钉钢筋，将其作为控制砼保护厚度的主要标志；5）待钢筋保护层标示安装操作完成以后，应对岩层表面进行浸湿处理，使砼能够与岩层保持粘结；6）矿山工程中的一些岩壁相对较高，可安装脚手架[6]。在脚手架安装之前，应将地面松土进行夯实处理，然后在安装脚手架，底座使用木板来作为垫板，这样可以避免脚手架出现下沉情况。另外，脚手架需要与边坡岩壁始终保持楔紧，外挂安全网，以此来保障矿山隧道内部的安全性；7）喷射混凝土施工应有顺序进行，即为分段、分块、从上到下。喷射操作喷嘴多次缓慢钻螺旋运动，螺旋直径保持20--30m，这样的方式可以提升混凝土喷射的密实性，在这一基础上也应掌握水压、喷射距离，以此来降低混凝土出现回弹情况；8）边坡喷射混凝土厚度在﹥5cm时，就需要分层操作，二次喷射混凝土应在一层混凝土终凝60分钟之后进行施工操作，施工之前冲洗一层混凝土表面，喷射混凝土厚度应控制在5cm左右；9）喷射混凝土施工全部完成且已经终凝120分钟以后，就可以进行喷水养护，养护时间应小于两周；10）在有水区域，喷射混凝土需要做好以下两方面工作[7]。一方面在水量较少时，可设置导管来引出水，然后喷射混凝土，严重时可设置泄水孔，没有水之后在喷射混凝土。另外一方面则是增加水泥使用量，通过改变配合比来提升支护强度，喷射混凝土的方式可从远到近 ，之后在安装导管及时引出水，完成这一操作以后向导管周边喷射混凝土。

其二即为预制钢筋混凝土支护技术。这一支护模式具有强度大、成本低的特征，但其重量大且伸缩性较低。针对于矿山隧道支护来讲，较为常见的是吊环型前探梁，在施工时需要确定参数，这样可以强化固定质量，应全面做好加固施工操作，这样才能够提升支护体系的安全性与稳定性。

   2.锚杆支护技术

   其一为锚杆支护技术。将这一支护技术运用到矿山隧道中可以对围岩结构进行永久性支护，既可以提升隧道运输的安全性，也可以强化在隧道内部作业的安全性。在过程中需要技术工作人员细致分析锚杆抗剪力和抗拉里，使锚杆可以满足标准规范的要求。另外，也需要进一步明确隧道支护需求及类型，以此来确定锚杆长度与间距，以免托板出现变形情况，同时相关工作人员也可以有针对性的提升托板厚度，这样就可以更好的抵御托板变形问题。在施工阶段，应运用动态监测技术来对施工全过程开展监管，发现问题及时解决，进而强化支护质量[8]；其二即为全螺纹锚杆支护技术。这一技术与锚杆支护技术大致相同，但全螺纹锚杆支护技术能够预防锚杆支护技术中的问题，因为其可以进行二次紧固，在提升锚杆强度方面具有一定优势。在运用全螺纹锚杆时，并不会因为侧压力而出现截面断裂情况，最为重要的是成本支出较低，适应力较高。

（二）矿山隧道掘进与支护技术要点

   1.隧道掘进技术

   矿山工程隧道掘进施工属于矿资源开采的重要一环，施工质量会对矿山开采水平有较大影响。针对于隧道掘进施工来讲，应重视以下内容：首先则是积极做好地质勘察。在矿山工程隧道掘进施工之前，技术工作人员需要对掘进区域的地质构造和周围环境进行全方位勘察，进一步明确隧道掘进施工开展的不利影响，然后运用行之有效的措施来进行预防和处理，这对于强化掘进施工效率和安全性有一定帮助。例如可运用三维地质综合勘察技术来为隧道掘进施工方案选择提供数据信息[9]；其二即为爆破振动监测。应开展质点振动速度监测，在起爆之前需要施工人员对质点振动速度进行准确计算，同时在距离爆破中心位置从远到近布置测点，已经生成边坡的爆破振动速度监测测点需要设置在主要滑动方向最底部，保障测点＞3个。针对于尚未形成边坡或边坡露出高度＜50m时，可设置在边坡主要滑动方向的临时边坡底部，同时测点也需要＞3个。另外，爆破振动速度监测准确度不可＞0.001cm/s，在爆破操作时以边坡坡脚允许振动速度为指标来实施预警，爆破振动速度需＜24cm/s，可布设2条监测线，每条监测线设置3个监测、共计6个；最后则是推进矿山隧道掘进技术的落实。针对于不同硬度岩层来将，相关管理人员需要运用不同的掘进施工技术，并选择相应的施工工序，使隧道掘进施工质量得到提升。如果岩层硬度较高，可使用钻眼爆破的方式进行掘进施工，配备好材料和装置，在完成钻孔之后就可以进行爆破操作。而如果岩层硬度较小，就可以运用大截面连续掘进的方式来进行施工操作。

   2.掘进支护技术运用要点

   在矿山工程隧道掘进与支护运用阶段，需要重视运用要点，主要体现为以下几点：其一需要科学选择掘进设备。在开展隧道掘进施工时，掘进设备的重要性十分明显，性能较高的设备可强化隧道掘进施工效率。另外，掘进设备不仅要面对隧道岩石，还要面对多种多样的矿物质，一旦其性能不能达到标准要求，那么就会影响到隧道掘进施工质量。因此，相关工作人员应科学选择掘进设备，有针对性的对照施工地的地理环境，选择最佳的施工方案；其二做好机电一体化工作。机电一体化也是矿山工程施工的重点，即为运用机械设备来进行自动化操作，这样的方式不仅可以提升施工效率，也能够减少人工误差问题，使人工劳动力成本得到降低。但需要注意的是，在进行机电一体化施工时，需要对掘进设备的运行状态进行监控，使其更好的发挥出自身作用；其三即为做好矿山工程隧道支护管理。隧道支护管理应贯穿到支护的全过程中，整个环节都需要工作人员及时对隧道内部与周边环境进行监测，记录监测数据信息，然后在这一基础上优选施工技术，以便保障施工作业更加标准规范。

五、分析矿山工程隧道掘进支护应注意的问题

   在矿山工程隧道掘进支护施工开展时，需要注意以下几点关键性问题：其一即为围岩强度。矿山隧道掘进时，围岩的坚硬度是支护的重点，在已经运用锚杆支护技术的背景下，可借助强化围岩硬度的方式来进一步提升锚杆支撑力。通常来讲，可借助地应力方面的隧道负载能力来判断围岩强度，因为围岩负载能力越高则说明地面压力较大，可借助减少支撑位移程度来强化支撑保护效果[10]。这就说明矿山工程隧道掘进支护应关注围岩强度；其二即为地质条件。矿山工程隧道施工地质条件会直接影响到掘进速度和支护效用，由于地质环境这一影响要素客观存在，例如岩体硬度增加、储水增加等等，这些都会对矿山隧道掘进支护施工带来一定的影响，甚至也会引发更大的安全问题，即为水灾隐患。所以，在隧道掘进施工开展之前，应对细致分析矿区地质条件，选用科学合理的掘进支护方式，以此来为矿山工程后续作业的安全性奠定基础；其三则是地应力影响。矿山压力属于一种较大的隐患，同时其也是导致岩体位移或隧道坍塌的关键因素之一。如果想要避免这类问题出现，就需要在矿山隧道掘进支护时落实好保护措施，对采矿区进行科学管理，以便强化矿山隧道掘进支护施工的安全性。其四对于隧道上部与公路有交叉的，因为隧道施工容易使路面与路基应力出现改变，如路基位移或沉降等，这样就会影响到行车的安全性。可借助监测项目实施来掌握隧道下穿公路路面与路基变形情况，然后随之将监测结果反馈给设计人员与施工人员，为优化设计和控制施工进度提供帮助。这样的方式也可以实现信息化施工这一目标，为建设方提供精准数据信息，确定隧道施工对公路带来的影响，为准确判断公路安全和运营安全提供依据。

结束语：

   结合全文，在新时期发展中，科技技术呈现出了快速发展趋势，同时矿山工程施工对新技术的使用也有所提升。在过程中工作人员应细致分析矿山工程隧道掘进支护技术，进一步明确技术运用的关键点，充分发挥技术优势和作用，这样不仅可以确保矿山开采作业的安全性与稳定性，同时也能够促进经济实现可持续发展。

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