地下礦山復雜地質條件掘進支護技術應用分析

于海平，孟令通

（內蒙古鄂爾多斯市神通煤炭有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

礦產資源是不可再生資源，隨著開采技術的發展與開采深度的不斷增加，礦山掘進支護技術成為能源開采的主要組成部分，但目前礦產資源在開采過程中仍然存在諸多作業問題，給井下作業人員的安全生產威脅，礦山掘進支護技術水平的提高，是防止發生礦難和保障作業安全穩定的關鍵。礦企為保障經濟的穩步發展過度開采取得一定經濟效益，但忽視了根本的安全問題而導致財產損失，因此設置安全的礦井防護措施，通過礦井支護技術的支護作用防止礦井塌陷等問題的發生，保障礦井開采作業安全順利進行。我國可開采礦井中大部分的軟巖結構對支護技術提出了更高的要求，為解決復雜地質條件下巷道開采的問題，加強對復雜地質條件下巷道支護技術的研究。

1 礦產巷道掘進支護中常見問題

1.1 作業環境復雜，支護設備陳舊

礦山開采行業是高風險的行業之一，礦山巷道位于地下，在開采過程中，逐漸擴大了巷道的開采范圍，能源開采過程中的支護技術不完善，加上目前多數礦企需要更新掘進支護設備，但部分礦山仍然存在掘進設備落后的情況，受技術的約束，資源開采掘進開采的綜合水平有待進一步提高。

1.2 巷道結構不完善，工作流程混亂

資源開采過程的流程和步驟設計的流程和環節都是需要密切配合的，礦山開采過程中使用的懸臂式挖掘機，開采過程包括資源挖掘、人工錨固及空中作業等，但在實際操作過程中，礦山企業缺乏這些流程和相應的支護措施，阻礙了能源開采效率的提高；在巷道的設計過程中，傳統的開采技術多數為單一巷道，單一的巷道模式單一的支護技術，無法滿足目前多樣化的巷道和技術，阻礙礦山開采技術的進步和發展。

2 復雜地質條件軟巖巷道變形的原因

復雜地質條件下的支護技術多為軟巖的支護技術研究，軟巖是一種具有松脆及風化現象嚴重的巖石，具有不穩定的特點，當開采過程中遇到軟巖巷道，首選的是要加強對軟巖巷道的支護問題，軟巖巷道存在易變性和支護難的問題；盡管國際上多數國際對軟巖的巷道支護提出較多的技術和措施，但支護方式在一定程度上存在一定的局限性，不能從根本上解決高應力下軟巖的支護問題。目前我國的軟巖巷道技術主要是錨索支護技術，該技術可以深入巷道內部進行支護，更好的控制圍巖的穩定性。

受高應力所用的軟巖巷道是發生變形的主要原因之一，巷道兩邊的發生位移或頂板下沉都容易發生巷道斷面的問題，巷道底板的問題容易影響頂板的穩定性；從底板的受力來看，巷道底板位置處于未支護狀態時，巷道的不斷挖掘會卸載原本作用于底板巖層的垂直應力，導致巷道發生變形現象；當巷道處于斜交狀態時，巷道頂板會破壞另一邊的巷道，從而導致底板破壞的現象發生。發生底鼓后，巷道巖體周圍發生膨脹或軟化現象，降低巖石的強度，發生巷道變形或坍塌現象。

3 巷道支護方式的選擇及應對措施分析

（1）巷道支護技術的關鍵

巷道支護技術的關鍵是所使用的技術能否有效控制軟巖的變形或坍塌；通過利用錨桿技術在圍巖受損時采用錨固技術支撐，來降低圍巖處于錨固力低的問題，實現錨固力保障錨桿的實際工作和自身承載能力，當巖石發生較大變形之前就可以充分發揮對頂板巖層的支護能力。軟巖具有穩定性差、容易膨脹等特點，在進行軟巖巷道的挖掘時容易出現較大變形，部分國家采用新奧法解決支護困難的問題，多數國家采用金屬支架技術解決軟巖巷道支護問題，但傳統的支護技術和理論無法滿足軟巖技術的需求，因此越來越多的新型支護技術被廣泛應用。

（2）全金屬型和U型支護技術

全金屬型支護技術主要分為全封閉金屬支架支護和現澆混凝土支護技術等，在處理巷道圍巖應力和支護體變形之間，全金屬型支護技術無法滿足該問題，金屬支護只可以對巷道圍巖提供一定強度的支護，但并不是適合變形情況較大的軟巖巷道支護。

U型支護技術要求金屬支架有很強的可伸縮性，可以充分抵抗高應力，同時充分發揮支護作用。為滿足高支撐和可伸縮的特點，我國的軟巖巷道支護方式多采用結構簡單、承載能力強的可伸縮性U型，但U型只能在圍巖變形后發揮支撐作用，因為存在一定的缺陷。

（3）錨桿支護技術和聯合支護技術

錨桿支護為主動支護技術的一種，不是所有錨桿技術都是主動支護，區分主動和被動支護的關鍵在于支護體的安裝，安裝錨桿支護時，給錨桿施加足夠應力，減小錨桿下滑的可能，提高圍巖的穩定力，達到支護的目的。聯合支護技術是采用不同性能的單一組合方式，講支護技術組合在一起，當軟巖巷道處于極為支護難的狀態時，聯合支護技術可以從外改變圍巖的受壓能力，控制圍巖變形，從內部增強圍巖體自身硬度，提高承載能力，隨著支護技術的改進，結合錨桿和錨網支護技術的優點，不斷提高自身適應高應力的壓力，提高聯合支護體的承載能力。

（4）在支護材料的選擇方面，傳統的錨桿技術具有加工粗糙和強度較低的缺點，通過人工分布錨桿，無法保證錨桿的質量，難以形成主動支護。當錨桿選擇不合適時容易導致難以控制巖體的變形，尤其在復雜地質條件下的錨桿支護容易失效。

因此無論性能方面還是加工方面，都對錨桿支護技術的材料選擇提出更高的要求，采用錨桿支護直接材料比金屬支架投入少，支護效果逐漸增加，特別在巷道變形后通過注漿加固方式提高破碎圍巖的強度，加上二次加固運用聯合支護技術，可以更好的穩定圍巖，控制軟巖的變形范圍，達到顯著的支護效果。

4 結語

社會經濟的發展，礦企的發展也得到全面的提高，在提高能源產量的同時，加強對開采技術和設備的引進，將安全生產放在第一位，支護技術繁多，通過對巷道圍巖的特征進行研究總結，合理選擇支護材料和支護參數，運用先進支護技術，充分發揮支護體的支撐和承載作用，有效解決復雜地質條件下支護困難的問題，為提高企業經濟效益奠定基礎。加強完善支護技術和支護流程，減少礦井生產中的安全風險，在未來的實踐中不斷探索，保障井下作業的安全順利進行。