地下矿山复杂地质条件掘进支护技术应用分析

于海平，孟令通

（内蒙古鄂尔多斯市神通煤炭有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

矿产资源是不可再生资源，随着开采技术的发展与开采深度的不断增加，矿山掘进支护技术成为能源开采的主要组成部分，但目前矿产资源在开采过程中仍然存在诸多作业问题，给井下作业人员的安全生产威胁，矿山掘进支护技术水平的提高，是防止发生矿难和保障作业安全稳定的关键。矿企为保障经济的稳步发展过度开采取得一定经济效益，但忽视了根本的安全问题而导致财产损失，因此设置安全的矿井防护措施，通过矿井支护技术的支护作用防止矿井塌陷等问题的发生，保障矿井开采作业安全顺利进行。我国可开采矿井中大部分的软岩结构对支护技术提出了更高的要求，为解决复杂地质条件下巷道开采的问题，加强对复杂地质条件下巷道支护技术的研究。

1 矿产巷道掘进支护中常见问题

1.1 作业环境复杂，支护设备陈旧

矿山开采行业是高风险的行业之一，矿山巷道位于地下，在开采过程中，逐渐扩大了巷道的开采范围，能源开采过程中的支护技术不完善，加上目前多数矿企需要更新掘进支护设备，但部分矿山仍然存在掘进设备落后的情况，受技术的约束，资源开采掘进开采的综合水平有待进一步提高。

1.2 巷道结构不完善，工作流程混乱

资源开采过程的流程和步骤设计的流程和环节都是需要密切配合的，矿山开采过程中使用的悬臂式挖掘机，开采过程包括资源挖掘、人工锚固及空中作业等，但在实际操作过程中，矿山企业缺乏这些流程和相应的支护措施，阻碍了能源开采效率的提高；在巷道的设计过程中，传统的开采技术多数为单一巷道，单一的巷道模式单一的支护技术，无法满足目前多样化的巷道和技术，阻碍矿山开采技术的进步和发展。

2 复杂地质条件软岩巷道变形的原因

复杂地质条件下的支护技术多为软岩的支护技术研究，软岩是一种具有松脆及风化现象严重的岩石，具有不稳定的特点，当开采过程中遇到软岩巷道，首选的是要加强对软岩巷道的支护问题，软岩巷道存在易变性和支护难的问题；尽管国际上多数国际对软岩的巷道支护提出较多的技术和措施，但支护方式在一定程度上存在一定的局限性，不能从根本上解决高应力下软岩的支护问题。目前我国的软岩巷道技术主要是锚索支护技术，该技术可以深入巷道内部进行支护，更好的控制围岩的稳定性。

受高应力所用的软岩巷道是发生变形的主要原因之一，巷道两边的发生位移或顶板下沉都容易发生巷道断面的问题，巷道底板的问题容易影响顶板的稳定性；从底板的受力来看，巷道底板位置处于未支护状态时，巷道的不断挖掘会卸载原本作用于底板岩层的垂直应力，导致巷道发生变形现象；当巷道处于斜交状态时，巷道顶板会破坏另一边的巷道，从而导致底板破坏的现象发生。发生底鼓后，巷道岩体周围发生膨胀或软化现象，降低岩石的强度，发生巷道变形或坍塌现象。

3 巷道支护方式的选择及应对措施分析

（1）巷道支护技术的关键

巷道支护技术的关键是所使用的技术能否有效控制软岩的变形或坍塌；通过利用锚杆技术在围岩受损时采用锚固技术支撑，来降低围岩处于锚固力低的问题，实现锚固力保障锚杆的实际工作和自身承载能力，当岩石发生较大变形之前就可以充分发挥对顶板岩层的支护能力。软岩具有稳定性差、容易膨胀等特点，在进行软岩巷道的挖掘时容易出现较大变形，部分国家采用新奥法解决支护困难的问题，多数国家采用金属支架技术解决软岩巷道支护问题，但传统的支护技术和理论无法满足软岩技术的需求，因此越来越多的新型支护技术被广泛应用。

（2）全金属型和U型支护技术

全金属型支护技术主要分为全封闭金属支架支护和现浇混凝土支护技术等，在处理巷道围岩应力和支护体变形之间，全金属型支护技术无法满足该问题，金属支护只可以对巷道围岩提供一定强度的支护，但并不是适合变形情况较大的软岩巷道支护。

U型支护技术要求金属支架有很强的可伸缩性，可以充分抵抗高应力，同时充分发挥支护作用。为满足高支撑和可伸缩的特点，我国的软岩巷道支护方式多采用结构简单、承载能力强的可伸缩性U型，但U型只能在围岩变形后发挥支撑作用，因为存在一定的缺陷。

（3）锚杆支护技术和联合支护技术

锚杆支护为主动支护技术的一种，不是所有锚杆技术都是主动支护，区分主动和被动支护的关键在于支护体的安装，安装锚杆支护时，给锚杆施加足够应力，减小锚杆下滑的可能，提高围岩的稳定力，达到支护的目的。联合支护技术是采用不同性能的单一组合方式，讲支护技术组合在一起，当软岩巷道处于极为支护难的状态时，联合支护技术可以从外改变围岩的受压能力，控制围岩变形，从内部增强围岩体自身硬度，提高承载能力，随着支护技术的改进，结合锚杆和锚网支护技术的优点，不断提高自身适应高应力的压力，提高联合支护体的承载能力。

（4）在支护材料的选择方面，传统的锚杆技术具有加工粗糙和强度较低的缺点，通过人工分布锚杆，无法保证锚杆的质量，难以形成主动支护。当锚杆选择不合适时容易导致难以控制岩体的变形，尤其在复杂地质条件下的锚杆支护容易失效。

因此无论性能方面还是加工方面，都对锚杆支护技术的材料选择提出更高的要求，采用锚杆支护直接材料比金属支架投入少，支护效果逐渐增加，特别在巷道变形后通过注浆加固方式提高破碎围岩的强度，加上二次加固运用联合支护技术，可以更好的稳定围岩，控制软岩的变形范围，达到显著的支护效果。

4 结语

社会经济的发展，矿企的发展也得到全面的提高，在提高能源产量的同时，加强对开采技术和设备的引进，将安全生产放在第一位，支护技术繁多，通过对巷道围岩的特征进行研究总结，合理选择支护材料和支护参数，运用先进支护技术，充分发挥支护体的支撑和承载作用，有效解决复杂地质条件下支护困难的问题，为提高企业经济效益奠定基础。加强完善支护技术和支护流程，减少矿井生产中的安全风险，在未来的实践中不断探索，保障井下作业的安全顺利进行。