矿山井巷工程施工技术优化研究

引言

科学确定支护参数对确保巷道稳定至关重要，需结合地质条件，运用力学模型与数值模拟精确计算。快速掘进工艺优化是提升开采效率的核心，通过设备、作业线及作业流程优化，挖掘其最大潜力。智能化与自动化技术应用展现了未来发展趋势，能提高作业精准度、效率，并降低成本。支护与掘进工艺综合优化是实现高效开采的有效途径，通过模型求解得出最优参数组合，显著提升效率并降低支护成本。本研究为矿山安全、高效、可持续开采提供有力支撑，推动煤炭行业健康发展。

一、矿山开采工程巷道掘进与支护的关系与意义

矿山开采工程中，巷道掘进与支护是两项密切关联且至关重要的技术。掘进是开采的前提，而支护是确保掘进工作安全进行的保障。两者相辅相成，共同构成矿山开采工程中不可或缺的技术体系。巷道掘进指通过机械或爆破等手段，在煤岩体中开辟出用于采煤、通风、运输等功能的通道。掘进速度和质量直接关系到矿山开采效率和安全，而支护是为了保持巷道在掘进过程中的稳定，防止围岩垮塌、变形，保障施工人员安全。巷道掘进与支护存在内在联系。一方面，掘进工作开展为支护技术应用提供了空间 ; 另一方面，支护技术应用能够确保掘进工作安全进行。没有支护保障，掘进工作将变得极为危险，难以进行。同时，巷道稳定性也直接影响掘进工作效率和质量。如果巷道支护不到位，将导致围岩垮塌、变形等问题，不仅影响掘进工作正常进行，还可能导致安全事故发生。

二、矿山巷道支护设计影响因素分析

影响矿山巷道支护结构的因素主要有地质条件、巷道特征、支护材料和技术、施工因素、经济性等 , 其中地质条件是关键因素。地质条件包括围岩特性、地下水、地应力等。围岩类型及物理特性、围岩的完整性和节理裂隙发育程度 , 是影响巷道的稳定性和支护结构选型的主要参考因素。地质构造如断层、褶皱等会导致应力集中和岩体破碎 , 影响巷道的稳定性。巷道穿越断层时需加强支护强度, 采用高强度支护材料和先进支护技术。针对褶皱构造 , 支护结构在设计时需根据褶皱的形态和应力分布 , 调整支护参数。地下水会使岩石软化、黏土膨胀、增加岩体重量 , 需考虑防水或排水措施。原岩应力大小和方向决定支护结构承受的荷载 , 高地应力环境需加强支护。巷道特征对支护的要求区别很大。服务年限越长 , 对支护材料耐久性和结构可靠性要求越高。圆形、梯形等不同断面形状对围岩稳定性有影响 , 大断面巷道需更复杂的支护。矿山开采越深, 巷道面临的地应力越大, 对支护结构需进行优化设计 , 提高支护效果。采煤方法也会影响巷道支护效果。综采通过机械化作业 , 采煤速度快、效率高 , 采动影响时间短 , 但影响强度大, 支护需具备高强度和刚度, 快速控制围岩变形。普采多为人工操作 , 推进慢 , 采动影响时间长、强度小 , 对巷道支护要求低 , 可采用简单的支护方式。采掘顺序是影响巷道支护结构稳定性的重要因素之一 , 不同的采掘顺序会导致采动影响的差异, 需根据不同采掘顺序的特点 , 制定相应的巷道支护方案 , 确保巷道在整个开采过程中的稳定性。

三、矿山井巷工程施工技术优化措施

（一）优化掘进工程项目实施阶段的管理措施

矿山在掘进项目招标阶段，应综合考量多方竞标单位，严格遵循招标要求，确保招标文件合理。选择实力雄厚、信誉高、安全事故率低的投标单位。在项目实施过程中，要综合使用各种管理手段，保障项目顺利实施。同时，应建立科学的招投标评价体系，确保竞标过程公平、公正、公开，避免因低价中标导致施工质量下降。此外，在项目实施阶段，必须加强工程进度的动态管理，确保施工计划与实际进展高度匹配，防止因管理混乱导致施工延误或超预算问题。矿山还应采用智能化施工监控手段，如利用大数据分析、物联网感知技术等，对项目施工过程进行监测，提高管理精准度，确保施工进度、质量和安全同步推进。

（二）更新装备和机械化设施，提高技术水平

提高矿山采矿工程的巷道掘进和支护技术水平，需要不断更新装备和机械化设施，在具体的实践中，引进先进的巷道掘进设备，如隧道掘进机、钻爆机等，提高掘进效率和质量，并减少人员的劳动强度和安全风险。使用高效的巷道支护材料和设备，巷道支护是确保巷道稳定和安全的重要环节，因此需要使用高强度、耐腐蚀的支护材料，并配备相应的支护设备，如锚索和支架等，加强对支护技术的研究和开发，提高支护效果和施工效率。推广和应用自动化和智能化技术，自动化技术可以实现对巷道掘进和支护的自动化控制，提高生产效率和质量，并减少人员的劳动强度。智能化技术应用中，实现对巷道掘进和支护过程的实时监测和分析，及时发现和处理问题，提高安全性和可靠性。

（三）质量检测与监控技术应用

质量检测与监控技术应用对矿山矿建工程质量控制具有重要意义。采用先进的监测技术与仪器设备，可以实时掌握施工质量，确保质量隐患尽早发现并及时整改。对于支护、巷道开挖等环节，应使用应变计、位移传感器等监测设备，进行实时数据采集与分析。例如，采用激光测距仪对矿井支护结构的位移进行监控，确保支护稳定；利用温湿度传感器监测混凝土浇筑过程中的温度，避免裂缝。同时，质量检测不仅限于施工阶段的技术检测，还应贯穿整个工程周期，包括设备安装调试后的功能测试、竣工后的验收检查。通过引入BIM技术（建筑信息模型），实现数字化建模与施工现场实时对接，对项目进度、质量以及安全进行综合监控，减少人为干扰，确保矿山矿建工程施工质量，符合安全、环保等标准。

（四）人力资源

在矿山开拓掘进工程中，人力资源、技术水平以及施工人员配备情况都会直接影响施工效率和质量。人力资源充足是保障矿山开拓掘进工程顺利进行的基础，合理的人员配备可以有效提高施工效率，同时也有利于确保安全生产；施工人员的专业水平和技术能力对快速施工起着至关重要的作用，高素质的施工人员能够熟练运用先进的施工技术和设备，有效应对突发情况并提高工作效率；人力资源的合理管理也是影响快速施工的关键因素之一，科学合理的施工人员管理组织，能够提高施工人员的积极性和工作效率，确保施工任务按期完成。因此，在矿山开拓掘进工程的快速施工过程中，充分重视和优化人力资源的管理和配置是非常必要的。

（五）安全管理

安全是矿山的生命线, 必须把安全管理放在矿山巷道工程的首位。一是要采取多种方式对巷道工程施工人员和管理人员的安全培训与教育 , 提高施工人员和管理人员的安全意识、操作技能和应急处理能力。二是对巷道支护进行全面细致的排查, 及时发现潜在的安全隐患, 采取有效的措施进行整改 , 预防安全事故的发生。三是制定完善的应急预案、定期进行演练 , 提高应对事故的能力 , 减少事故造成的损失。应急预案应涵盖火灾、透水、瓦斯突出等常见事故 , 并定期开展演练。加强对施工现场的巡查, 及时发现并处理安全隐患。事故发生时, 及时启动应急预案 , 迅速撤离人员 , 采取措施防止事故扩大。事故发生后 , 及时向上级部门报告, 组织救援力量救援, 最大限度减少事故造成的损失。

（六）选择恰当的掘进技术

选择恰当的掘进技术是提升巷道掘进和支护技术的关键。在施工中，需要根据地质条件、围岩环境、巷道用途等因素，选择最适合的掘进技术。在坚硬岩层中掘进时，可以采用爆破掘进技术，通过合理布置炮眼和炸药量，实现岩层快速破碎和掘进。同时，需要加强爆破后的巷道成型和支护工作，确保巷道稳定。在软弱岩层或含水地层中掘进，可以采用机械掘进技术，通过掘进机、钻车等设备，实现岩层快速切削和掘进。在选择机械掘进技术时，需要考虑设备的适应性和切削效率，以及切削过程中对围岩的扰动和影响。在地质条件复杂或构造应力集中区域掘进时，需要采取特殊的掘进技术，如预裂爆破、定向钻进等。这些技术可以减少掘进过程中对围岩的扰动和破坏，提高巷道稳定性。

（七）爆破技术优化

爆破作业是矿山井巷掘进的核心环节，其效率与安全性直接影响工程进度与成本，优化爆破技术，关键在于精确控制爆破参数与采用高效炸药。第一，利用计算机模拟软件（如 ANSYS/LS-DYNA）进行爆破模拟，根据岩石力学特性调整炸药量、炮孔间距及起爆顺序，实现爆破能量的最大化利用，模拟结果显示，优化后的爆破效率可提高20%-30% ，同时减少超挖与欠挖现象；第二，选用高性能炸药，如乳化炸药或水胶炸药，其爆速高、爆力大，且产生的有害气体少，有利于改善作业环境；第三，推广使用电子雷管，实现精准延时起爆，减少震动波叠加，保护周边巷道结构安全，电子雷管的延时精度可达毫秒级。

四、结语

综上所述，在矿山安全生产管理中，加强对巷道掘进和支护技术应用策略的优化与创新，要求工作人员树立起安全生产的观念，合理选择掘进和支护技术方法，制定有效的管理策略和科学的规程，保证矿山巷道的稳定性与安全性，为矿山行业的可持续发展助力。对技术的不断研究和实践中，推进矿山采矿工程行业的技术升级，增强我国矿山行业的生产竞争力，提升我国的综合国力水平。

参考文献

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