大坡度上山岩巷综掘技术与应用

大坡度上山岩巷综掘技术与应用

杨铁路

河南禹州枣园煤业有限公司 河南许昌 461670

摘要

大坡度上山岩巷综掘技术广泛应用于矿山开采中，它能够应对复杂的地质状况和施工的高难度。文章主要针对这一技术的关键方面进行了深入讨论，涉及岩巷支持方法、掘进工具及其操作工艺，以及地质状况与应力的细致分析，结合实际案例进一步讨论了技术在实际中的运用和创新。对上山岩巷大坡掘进技巧的深入探究揭示了其未来的发展方向和所面临的困难，为提升矿山掘进的效率和安全性提供了有价值的参考和方向。

关键词：大坡度；岩巷；综掘技术；支护系统

第一章：研究背景及意义

面对矿产资源开采的深度和复杂性逐渐上升，传统的掘进方法已经不能满足在陡峭的岩石隧道中采矿的实际需要。在进行大坡度山路的岩层掘进时，不仅要应对高应力、岩石的不稳定性等地质环境的挑战，还要考虑到掘进工具的匹配度和支护系统的稳定性。研究和应用大坡度的上山岩巷综合开采技术具有深远的实用性。此技术不仅可以提升矿山的开采效果和安全水平，还能为复杂的地下工程环境提供必要的技术保护，进一步推进矿业的技术进步和可持续发展。

第二章：大坡度上山岩巷综掘技术的核心技术

2.1 岩巷支护技术

岩巷支护技术是确保大坡度岩巷掘进安全性的关键环节，其核心宗旨在于稳定围岩，以防止岩石发生变形和滑移。在坡度较陡的情况下，常用的支护方法涵盖了锚杆、锚索支护、喷浆和钢筋网联合支护等，其中锚杆支护主要通过锚定围岩以增强岩层的全局稳定特性，锚索支护则用于加强深部岩层的加固效果。在实际的施工环境中，支护方案应针对地理条件、岩石构造和斜坡等元素进行动态优化。如锚杆的长度、间隔和安装的角度等关键参数，必须精确估算，确保支护系统的负荷能力与岩层的应力相一致。

2.2 掘进设备与工艺

在斜坡较高的山上岩巷掘进过程中，掘进设备的挑选和工艺设计是非常关键的。常见的掘进工具包括悬臂式的掘进设备、液压式锚杆钻取机以及履带搬运系统。悬臂式掘进机的掘进性能相当灵活，特别适合于多种坡度的岩石巷道施工，尤其是在大坡度的条件下，它的工作效率非常高。采用液压锚杆型钻机与掘进设备相结合，可以同时进行支护作业，从而缩短掘进和支护之间的时间距离并增强施工的效率。履带运输系统被设计为大坡度巷道内物料的搬运，可以有效地应对坡道带来的重力效应，确保物料的平稳传送。在技术操作上，掘进和支护需要密切结合，防止因延迟造成的围岩失稳，同时，借助智能控制技术，要对掘进设备进行及时的观察和调整，确保工作的安全与效果良好。

2.3 地质条件与应力分析

山坡陡峭的山岩巷的地质状况较为复杂，岩石经常因为断裂区域、滑动界面等外部障碍而受到影响，这可能会引起应力的集中，从而提高建设过程的难度。在进行岩巷掘进的过程中，有必要进行彻底的地质勘查与应力分析，以便更全面地掌握岩体结构特性、力学属性以及地区内的应力分布情况。借助数值模拟和三维建模的方法，分析掘进过程中可能产生的岩层变形和应力集中区域，预判岩层失稳的可能性。面对各异的地质状况和应力特征，需要实施对应的支护设计以及掘进方案，以保障岩石隧道掘进过程的稳固性。举例来说，在应力较集中的地区，可以采用增强的锚杆和锚索支持，或者使用增强型喷浆技术以提升岩石的抗剪切功能，以更有效地抵御地质应力带来的挑战。

第三章：大坡度上山岩巷综掘技术的应用与发展

3.1 技术应用实例

在东翼泄水巷上山工程中，采用了综合的掘进技术应对大坡度岩巷的挑战。该巷道位于矿井24采区东翼边界，掘进工作面涉及砂质泥岩和灰岩的复杂地质条件。为了有效排除矿井水的威胁，工程采用了EBZ-280(D)综掘机进行掘进，配合40T溜子和胶带运输机完成物料的运输。施工中使用了气动隔膜泵排水系统，以应对正常涌水量和最大涌水对掘进作业的影响。此外，为提高施工效率，采用了锚网索喷支护系统，其中锚杆和锚索的规格经过精确计算，以确保支护系统在大坡度条件下的稳定性和安全性。

在实际应用中，东翼泄水巷的掘进效果显著，通过优化施工工艺和设备配置，上山班进尺由一排，提升、稳定在班进尺1.6m，实现了月进尺142m成绩。这一成功案例不仅大幅度提高了掘进速度和安全性，还为大坡度岩巷掘进技术的应用提供了宝贵经验，为矿井的延伸和拓展奠定了坚实基础。该技术方案有效减轻了工人劳动强度，降低了施工成本，并提升了掘进工效，展示了先进设备和工艺在复杂条件下的实际应用效果。

3.2 技术创新与改进

在大坡度的岩巷开挖技术里，技术更新和优化扮演了至关重要的角色。鉴于传统掘进技巧在坡度大的环境中的局限性，近年来，已经采取了许多创新方法以增强施工的效能和安全性。一个非常显著的改进是集成了先进的智能控制系统，它能够实时监控并通过数据分析来优化掘进的过程。这些系统综合了地质信息、应力分析以及设备实时监测功能，有能力动态地调整掘进参数，同时自动调整设备的操作，以面对地质环境的复杂变化。同时，对掘进设备设计进行了优化，这包括增强综掘机的爬坡能力及稳定性，并且通过改进履带系统和动力传递方式，确保在更为陡峭的坡度时仍能维持高效率运行。新型喷浆支护技术也得到了升级，采用高强度喷浆材料和优化过的喷涂工具，这不仅提升了支护的性能和速度，而且缩短了支护的时间周期。此外，为了应对大坡度下的水害问题，采取了创新性的双泵系统和智能化排水技术，这极大地增加了排水的效率，并确保了整个建设过程的持续性和稳定性。这些技术上的创新和改善不仅增强了施工过程的安全性和效能，而且为将来在相似环境下的岩石巷道掘进提供了更加稳定的技术后盾。

3.3 未来发展趋势与挑战

未来，在大坡地的上山岩巷开挖技术中，其主要发展将集中于智能化、自动化以及环境保护这三个方面。随着技术的日益更新，智慧技术设备逐渐成为主流，整合了尖端的传感器、人工智能及数据处理系统，这将有助于实时监控和自动调节掘进阶段，进一步提高掘进的效率与安全性水平。另外，自动化技术的进步使得掘进设备在更加复杂和多变的地质条件下能够更加自适应地进行作业，从而大大减轻了人为干涉和工作人员的劳动强度。在未来的环保领域里，掘进技术将更加侧重于减缓环境破坏，并将使用低噪音、低振动的硬件设备，以及高效的水资源收集和处理机制，以满足可持续发展的各项要求。尽管如此，同样要面对多方面的问题，如在高坡度操作中设备的稳定问题、在复杂地质条件下如何有效管理安全风险以及智能设备的高成本与技术匹配问题。为了持续推进大坡度岩巷掘进技术，需要不断地进行技术创新、实践工程和获取政策支持，以应对当前的这些挑战。

结束语

采用大坡度上山岩巷掘进技术，在面对复杂的地质状况和高坡工作条件上已经取得了显眼的突破。通过技术革新与设备升级，掘进的效率与安全水平均获得了明显的加强。但是，未来在这方面的发展依然会遭遇到如设备的稳定性、先进的智能应用和环境保护等诸多难题。不断进行技术革新和优化对于这个领域的进一步进步至关重要，并能为矿山掘进工作提供更加高效且安全的解决策略。

参考文献

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[2]王杜娟,贺飞,王勇,等.煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)及智能化关键技术[J].煤炭学报,2020,45(6):2031-2044.