時間：2023-03-21 17:14:00
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超前支護技術是為提高采礦工作面的穩定性，而采取的輔助措施，主要應用于穩定工作面，保證能夠施工順利，現在已經被廣泛應用于公路修建、水利水電及鐵路修建等隧道工程中。超前支護技術在采礦施工中也起到了積極的作用，保障了采礦施工的安全。煤礦開采具有一定的特殊性，為保證生產安全及開采效率，需要針對礦產生產特點，將超前支護技術應用到其中，爭取可以不斷提高生產綜合效益。在煤礦生產中掘進超前支護大多數采用前探梁或綜掘機機載前探梁施工，而回采超前支護一般會采用單體柱或超前支架等方式，其中超前支架在應用上具有很大的優點，支架移動比較方便，可以完成支護角度的自動調節，并且與架棚支護相比，減少了搬運單體支柱、升柱及剛鉸接頂梁等工作，操作起來更方便，起到的效果也比較好。
2石門揭煤中超前支護應用
石門揭煤中過煤層段掉頂是煤礦開采中經常遇到的問題，并且在解決上存在一定的難度。石門揭煤情況的發生會影響到頂板的安全管理，并且會減慢巷道的施工進度，管理工作稍有不當就會引發煤灰與瓦斯之間的異常事故。針對此類情況，可選擇用超前支護的方法進行處理。山東開源煤礦企業在巷道施工過程中揭煤層時，巷道在初步見到煤層的情況下出現掉頂，整個過煤段低掉頂情況比較嚴重，掉頂高度大約在3m～4m，利用正常的架棚前探梁已經不能有效控制超前掉頂。發生煤超前掉落后，再進行多次放炮后涌出大量瓦斯，影響整個過煤層巷道的正常掘進。為保證巷道的正常掘進施工，對頂板采取了一定的管理措施，但是并沒有完全解決超前掉頂的問題。針對此種情況，可以選擇用超前支護方式進行處理，即在巷道見煤前2m左右，迎頭頂部超前打眼，將眼孔之見的間距控制在300mm左右，眼孔深度控制在1.8m左右，將其均勻設置在巷道周圍輪廓中。在眼孔打好后，在每個眼孔內穿插入1根鋼管，然后以超前護頂。處理措施需要在每次炮擊前開展一次，并且要將炮眼深度控制在支護眼深度以下，以免炮擊處理后造成鋼管脫落。在選擇超前支護的方式對石門揭煤進行處理時，常見的問題有鋼管間距過大、鋼管強度不足及炮眼深度控制不當等，進行施工時必須要做好這幾個方面問題的管理，并結合巷道掘進實際施工情況，對施工工藝進行創新，適當調整鋼管間距，合理選擇鋼管材料，一般可以選擇用長3m、Φ36mm的鋼管，而將炮眼深度控制在1.6m左右，以此來提高處理的效果。
3巷道掘進超前支護技術應用
3.1巷道掘進施工所存問題
在采礦施工過程中，受礦產開采位置影響，開采地點上方土壤承重不斷增加，隨著礦產開采程度的加深，巷道支護難度也在不斷增加。就很多采礦工程施工現狀來看，部分巷道因為預防與改進工作不到位，最終出現坍塌，為正常進行采礦施工，必須要重新進行巷道的掘進。巷道坍塌以后不可以繼續使用，而新巷道的開挖耽誤了施工工期，造成資金與勞動力的浪費，嚴重的甚至還會威脅到采礦工人的生命安全。
3.2超前支護技術應用分析
為提高煤礦綜掘巷道掘進效率，需要提高綜掘機械化程度，實現快速、安全的掘進工藝。在施工時可以選擇用懸臂式縱軸掘進機，并配置機載臨時支護裝置，利用機載臨時支護裝置完成空頂區安全、可靠及快速的支護工藝，不斷提高掘進施工的安全性，并且可以在很大程度上提高生產效率。機載臨時支護裝置在工作時，通過綜掘機原站來供油，將兩位三通操作閥連通打開并連接到支護油路，將綜掘機油路關閉，展開頂架及側架伸出展開，將支護鋼帶及鋼網安放在頂梁架上，將支護主架與頂梁架液壓控制手柄向前推動，液壓油經過溢流閥倒進入操作閥，然后經過分流集流閥分流進入到雙向鎖，然后雙向鎖打開后進入油缸。主架與頂梁架將會平穩打開，達到所需位置后上升主架，在主架上升到巷道頂板，把鋼帶與鋼網緊壓在巷道頂板上，就可以在支護結構下進行打眼與錨桿安裝施工。最后在錨與網作業完成后，將主架下降到最低位置，折合主架與頂梁架，并將頂梁架合攏到伏于綜掘機上，將兩位三通閥手柄推向油路，關閉支護油路，停止支護控制閥，綜掘機進行下一工作循環。此種施工技術的應用，要求在平均無故障工作時間應在3000h以上，并且主要適用于寬度在2.3m～4.2m以上的巷道。
4礦產回采中超前支護技術應用
4.1礦產回采中所存問題
在礦產回采施工中，大部分已經開采過的地區受到了不同程度的爆炸與人力踩踏影響，礦區巖石更容易出現坍塌與破碎等情況，在此情況下進行采礦施工具有更大的難度，如果采用第一次開采所用采礦方式已經不能滿足施工安全與效益等方面要求。通過對礦區所含能源的分析，確定已采礦區中還含有很多未采礦產，對于社會經濟發展來說具有重要意義。因此，應采取有效的開采技術，在保證開采施工安全的基礎上，對已經開采過的礦區進行回采，獲取被遺留的高質量礦石，增加采礦企業的經濟效益。
4.2超前支護技術應用分析
a)沿著采礦結束時的漏斗之間進行不間斷掘進，以此種方式來實現礦產的回采，即按照原有路徑進行回采，可以增加找到礦石的幾率。但是從施工安全性來說，此種回采方式存在安全威脅比較大，因為已經開采過的部分，承重能力降低，更容易出現坍塌事故，為保證回采安全必須要采取超前支護技術進行管理。此種回采施工時為保證安全，應保證進路間距在5m左右，在所有進路達到設計要求后，以間距為1m～1.5m進行放頂回采；b)沿著2個廢棄礦場之間的連接柱進行回采施工，與按照原路回采施工相比，經濟性比較低，但是安全性更高，是比較常用的一種回采方式。在對回采工作面進行超前支護處理時，可以選擇用超前支架方式，支架應用方式為左右2架成1組使用，2架之間頂梁與底座由防盜防滑千斤頂連接，每架由前后2節組成，并且前節頂梁后部與后節伸縮梁相連，前節底座后部與后節底座前部通過移駕千斤頂及連接頭連接，前后節互為依托，邁步前移達到移駕的效果。此種處理方式，支護強度及穩定性都比較大，并且在上支架兩側還有側撐千斤頂，可以將頂板完全封閉起來，提高了支護下施工的安全性。并且支架支撐空間大，最大支撐高度可達3.5m左右，支撐寬度可以達到3.05m，再加上底座支架比較小，支架兩側及中間具有較大的通道，更有利于行人與運輸。另外，在對該支架進行操作時，單人即可完成，操作更為簡單方便，降低工作強度。
5超前支護技術在采礦中應用經濟效益
超前支護技術現在已經被廣泛地應用到采礦工程中，提高了采礦施工的安全性與穩定性，對保證工程項目順利施工具有重要意義，同時也為企業獲得更多經濟效益。采礦工程與其它工程施工相比，具有更強的特殊性與危險性，對各方面要求比較高，必須要進一步做好對安全防護技術及管理工作的研究。因為采礦施工所具有的特點，施工人員流動性大，通過超前支護技術的應用，可以通過實際的技術措施來提高施工的安全性，并且增強了工作人員與管理人員的信心，對促進企業的進一步發展具有重要意義。
6結語
1.1煤礦開采過程的巷道掘進中存在的問題在礦石的開采過程中，由于逐漸深入的開采位置，上方的泥土也開始承受更多的重量，巷道的支護難度也隨著采礦工程的逐漸進步而不斷增加，在這個過程中，有的巷道因為沒有進行科學的預防和改進，發生坍塌不得不重新規劃路線并且重新掘進，坍塌的巷道無法再繼續使用，必須從新開辟一條新的道路繼續前進，這樣就嚴重耽誤了工程進度，并且造成了不必要的時間和精力的浪費，更可能會威脅到在巷道工作的采礦人員的生命。
1.2煤礦開采巷道中對超前支護技術的具體運用在巷道中的超前支護首先是要確定好設置固定支架的位置，并使用拱形鋼架來進行固定。在鋼支架的邊沿巖石上鑿除固定的支點，并將鋼支架固定起來。將鋼支柱安定好之后，采用光面爆破的方法進行掘進，并且在進行一段時間之后再次重復這一步驟，通過不斷地循環掘進，順利通過土質過于松軟的地段，保障工程的順利實施。在巷道施工中進行超前支護，可以避免因為坍塌造成的經濟和生命的損失，加快整個煤礦開采工程的進程，增加企業的經濟效益。
2電耙道修復時運用的超前支護
2.1電耙道在礦采過程中存在的問題和危害電耙道在礦井下的作用主要是給采礦工人開采出來的礦石運到地面上提供一條安全的通道，但是電耙道在放礦采礦的過程中不斷受到損害和破壞，常常會造成采礦時遇到難以將煤礦資源運送出地底的難題，為了解決這種難題，煤礦企業不得不對電耙道進行二次修復，這種二次修復需要大量的資金和勞動力，額外地增加了煤礦企業的損耗和工人的施工量，在某種程度上阻礙了采礦工程的進程和效率。
2.2在電耙道修復中超前支護技術的具體運用一般礦山都會采用底柱分段崩落法來進行礦產的采集。而電耙道主要是煤礦企業運用鋼筋水泥混凝土從整體上進行澆灌來進行超前支護。在出礦過程中，電耙道由于受到各種爆破的影響造成了電耙道的負荷，破壞了電耙道的基本平衡組織，讓電耙道容易發生坍塌阻斷，使整體的工程不得不因此停下來進行修整，大大地影響了采礦工程的工作效率并延長了施工時間，因此必須對電耙道進行超前支護，延長電耙道的使用壽命，提高工程的施工質量和速度。對于已經坍塌的電耙道需要在垮塌處設置一個梯形的鋼支架，一般這種情況下使用的鋼支架規格是10cm×10cm的“口”字形鋼板或“工”字形鋼板。鋼支架要盡量地貼著電耙道的邊緣，在不阻礙電耙道基本工作運行的前提下進行加固處理。需要注意的是，在進行電耙道加固時要記得在周圍巖石中進行鋼錨的固定，一般是將鋼錨釘入需要修復的電耙道附近，并每隔5m左右的樣子再進行一次固定，以此類推，形成一個堅固的鋼錨棚，支撐住整個電耙道的上方松散土壤。最后將多余的土壤從洞口中移出來，并進行下一步的電耙道固定程序。如此循環多次之后，利用形成的穩定支護，重新挖掘電耙道，解決出礦難的問題。
3礦產回采過程對超前支護的運用
3.1礦產回采過程中存在的問題
3.1.1礦產地回采的意義礦產回采是采礦中一個重要的步驟，可以通過對已經開采過的礦山進行礦產回采，利用超前支護技術保障了回采的安全性和效率性。這種回采可以將正式采礦中遺留的高質量礦石進行回收和利用，在保障采礦工人生命安全的前提下，科學合理地利用超前支護技術進行對已經開采過的礦區進行回采，可以收獲許多被遺留的高質量礦石，增加煤礦企業的經濟效益。
3.1.2礦產地回采的問題在回采過程中有一個嚴重的安全為題，已經進行過開采的礦區受到了很多爆炸和人力踩踏的壓力，礦區的巖石極其容易發生坍塌和破碎，想要開采這些部分的礦石工序極為復雜，使用普通的采礦方式已經沒辦法保證工作效率和安全問題。但是，根據科學計算，被遺留在開采區的礦石可以達到20t，這對于煤礦企業來說是一筆巨大的經濟利益，所以，需要使用超前支護技術對回采工程的順利進行和安全提供保障。
3.2超前支護技術在礦產回采中的具體運用
礦產的回采主要是運進路式放頂退采，利用前段的采礦機器進行礦產的收集。以下是兩種比較常見的回采方式。見下圖2。這兩種方式是：a)沿著采礦結束時的漏斗之間進行不斷地掘進進行礦產的回采，這種技術的使用更加有效，按照原先的路途進行回采，可以增加找到礦石的幾率，但是，也更為危險，已經被開發過的土壤更容易坍塌，相比之下，這種方式更需要超前支護；b)沿著兩個廢棄礦場之間的連接柱進行礦產回采，這種方式的經濟效益比不上第一種方式，一般礦場之間的連接段都是資源比較貧乏的地段，但是，從安全方面出發，這種方式確是回采的首選。這兩種方式都是比較有效和常見的方式，可以收獲到很多的遺留礦產，獲得巨大的經濟效益。
4結語
1.1地面與金屬層工程中的數據模型在設計金屬礦開采工程的過程中，地面數據與金屬層以相同類型的情況表現出來，一般的時候對圖形的內容用等高線來進行表示，所以，將等高線工程圖元素定義為（T，mo）。
1.2斷層項目當中的數據構造在設計金屬礦開采工程圖的時候，在對斷層進行反映的時候應用基于例線來完場工作，斷層圖工程數據的要素就是通過實際斷層的特征數據來進行表示的，主要涵蓋著斷層落差、斷層傾角、斷層傾向和斷層正逆，{t，（r，a，h，n）}來表示結構的模型。
1.3陷落柱項目當中的數據構造在設計開采工程圖的過程中，對陷落柱圖例進行表示的時候應用陷落柱圖例線來完成工作，陷落柱工程圖元素是用具體的陷落柱特征數據表示出來的，主要涵蓋著長軸長、短軸長、方位角和滑移角。
1.4巷道項目中的數據構造在設計開采工程的時候，應用中心線和兩條圖例線來對井巷工程進行表示，井巷工程圖元素是用具體的巷道特征進行表示的，主要涵蓋著巷道的起點、終點、巷道轉折點的標高、巷道斷面、巷道支護方式和巷道傾角等情況，在對項目進行設計的時候，只有采礦工程剖面圖特征數據和巷道的轉折點標高之間存在著聯系。
2計算機自動繪制技術及具體的應用
2.1計算層和地面數據的方式在工程設計的過程中金屬層和地表數據是其中兩種相同數據的內容。首先計算出等高線和剖切線的交叉點，用pd（x，y）來進行表示，之后在這個交點的基礎上將初始剖切點p0（x0，y0）的實際具體計算出來。
2.2采集斷層數據的計算方式在繪制開采工程圖的時候，斷層數據采集就是利用采集斷層剖切線和斷層交點表示出來的，對剖切線和交點之間的距離計算出來，交點所在標高運用計算機提取出來。用xlz=［（lx1，mx1），（lx2，mx2）］表示斷層數據采集集合，采集的全部對象在所有的斷層中以一個集合的形式表現出來，在計算機的數據庫中進行保存，便于調用自動生成程序。
2.3采集陷落柱數據的計算方式在繪制采礦工程剖面圖的時候，陷落柱交點和陷落柱剖切線、交點和剖切線之間的距離及其這個距離相應的標高是采集陷落柱數據的對象，Px1（Xx1，Yx1）與Px2（Xx2，Yx2）是交點對應的表達式。用一個集合將全部采集來的陷落柱數據表示出來，在這其中全部陷落柱對象的數據都會包含在其中，在數據庫當中進行保存，對計算機自動產生調用程序上會帶來一定幫助。
2.4采集采礦工程數據的計算方式在繪制采礦生產工程圖的時候，采集井巷工程的數據，在整個工程數據采集當中都占據著重要的地位和作用，有一定的復雜性存在于數據采集和處理數據的工作當中。所以，在沒有對剖切面投射點進行計算的時候，對巷道水平投射點要進行采集，之后在將剖切點和該點之間的距離計算出來。和上面一樣用一個集合的形式將全部井巷工程采集數據表示出來，在數據庫予以保存，對計算機自動產生程序調用上帶來一定的便利。但是在工作的過程中應該注意的是，在應用具體計算機自動采集生成系統的時候，因為會有較多的折線存在于巷道當中，所以，需要將轉折點的采集數據結構設置在計算機模型當中。
3繪制采礦工程剖面圖的具體程序
3.1自動生成程序模型用計算機表示出來在本文上述內容的那些采礦工程采集數據計算方式的前提下，將剖面圖程序模型運用計算機程序建立起來，其中主要涵蓋：圖簽、井巷工程、標尺網、圖框、斷層、陷落柱及其地表的名稱和具體的尺寸。自動繪制利用計算機來完成工作的基本過程中為：將圖簽、圖框和標尺網繪制在工程圖紙上，對各種井下生產工程的情況應用采礦工程平面圖采集點表示出來，之后在剖面圖上將名稱和標尺標注上去。應該注意，具體的采礦工程是依據陷落柱、斷層、井巷等特點進行的，因此，由這些約束條件來決定圖簽、圖框和標尺網。
3.2工程實例上述繪圖技術在云南省文山州馬關縣鼎基礦業有限公司已全面推廣應用，礦山工程圖件已全面數字化，取得了明顯效果；尤其是在推行井下安全避險“六大系統”中充分發揮了其基礎性的無可替代的作用。根據國家當前安全管理的有關要求，馬關鼎基礦業有限公司在其屬下的巖沖鋅礦已建成井下安全避險“六大系統”通過了相關部門的驗收并已投入生產運營。而“六大系統”中的“人員定位、井下通訊聯絡、環境監測監控”等系統，正是計算機及其繪圖技術在礦山安全生產中的典型應用。其主要由系統承載網、人員定位系統、視頻監控系統、環境監測系統、調度通信、數字廣播等功能部分組成。在地面設調度系統監控中心站，可通過對巷道遠距離移動目標進行非接觸式信息采集、處理，并及時、準確地將礦山巷道中各個區域人員的動態情況反映到地面計算機管理系統，實時監控、準確掌握井下人員動態分布情況和采掘工作面人員數量；建立具有監控井下各作業區域人員的GPS動態坐標分布及作業環境變化監測和超標報警、實時通話、下井人員考勤與實時統計、個體信息收錄等功能的管理系統。總之，這些安全生產避險系統的有效運轉都要依靠強大的計算機系統作為保障。
4結語
