一种整体液压可伸缩移动衬车在软岩巷道支护中的成功应用

张 虎，李 强

（1.赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司，内蒙古 赤峰 024039；2.山东黄金集团中华矿业事业部运营管理部，山东 济南 250000）

在地下金矿开采过程中，受地质条件的影响，特别是在面对松软、破碎软岩的地质情况时，巷道支护成了难题，在实际工作中，我们经常会遇到冒顶和片帮等现象，这给巷道支护造成了极大的困难[1-3]。在传统的开采工作中，一般会采用浇筑混凝土支护方式，但这种传统的方式存在着成本高、劳动强度大、作业流程复杂、作业周期长和安全隐患大等系列问题，本文我们将就这一问题开展松散膨胀复合型软岩巷道整体衬砌快速支护技术的相关研究。

1 软岩巷道的特征和支护现状

（1）软岩特征。软岩主要指在开采过程中遇到的松散、破碎、流变、膨胀及高低应力等情况的岩体。相对来说软岩极易因吸水导致膨胀、变形、崩解的特点。对于软岩巷道来讲，其有着自稳性差，且软岩变形速度快、变形量大、持续时间长,一般软岩巷道在掘进后1-2天就会开始变形，而且变形时间长，除此，软岩巷道还存在着围岩的四周来压、底鼓明显的情况，这都直接影响这开采工作的效率、质量及安全问题。

（2）软岩巷道支护现状。在现有的软岩巷道支护中，通常是采用锚喷支护、U型钢支架加混凝土浇筑的方式进行支护，但这种都无法控制流化等引起的过量变形、破坏问题，其主要体现在几点：首先，先锚固再浇筑的支护方法，锚固后围岩的自承圈厚度大约是0.6m，但锚杆远大于这个长度，会导致锚杆浪费很大。其次，由于巷道开挖后围岩的应力会重新分布，且会因为变形等问题对支护体产生极大的压力，这就需要支护体必须要有一定的刚度。再次，围岩表面约束力本就不强，在高应力或构造力的作用下，最终导致围岩彻底破坏。这种情况下，支护会不断需要更换，且所产生的成本会随着工期的延长不断增加。

2 液压可伸缩移动衬车

为了改变上述的这种软岩巷道问题，我们对此进行了研究，通过现场地质调查，对围岩的损伤破坏机理的分析，以及软岩工程力学理论的应用，最后提出了一套以液压可伸缩移动衬车为主的整体衬砌支护加锚网耦合支护装置，在有效解决软岩支护的同时，还能有效做到了防止岩体的潮解与吸水风化，保障人员安全，提高工作效率，节约成本。

该移动衬车包括门形支架与轨道部分、可伸缩衬板部分和液压支撑部分、矿车部分（整体结构如图1）。在实施的过程中首先以门架交叉支撑连接钢管，以搭建出于巷道地面相连的门型钢管脚架。其次，用4块4mm厚的钢板链接而成（具体尺寸根据施工巷道的尺寸规格制作）可伸缩衬板，板由板与板之间通过槽钢加固，以确保衬板不易变形，衬板接头处采用铰链连接，以实现衬板的可伸缩性，并且通过此链接的方式，能有效解决衬板拆卸时的大变形问题；然后再在衬板间布置多个注浆管接头，通过注浆管接头在衬板外围浇筑混凝土成型的整体衬砌层，这极大地简化了灌浆成模的作业流程，降低了混凝土铸模和脱模的时间，提高了工作效率，并且确保了支护通道的稳定性；再次，在门形支架顶端和可伸缩衬板之间通过多根液压支架连接，通过液压功能实现衬板的固定，除此还设置了2根可伸缩支架，以应对力作用下的变形支撑问题和片帮、漏顶等现象的发生。最后，将矿车设置于门型支架内，在门型支架的左、右两侧设置轨道，通过耙装机的液压系统带动移动衬车的液压泵，以此实现衬车能灵活移动，通过液压系统的资源共享，还能有效减少衬车的体积，提高了巷道空间的利用率。通过门型支架，能够有效地增强围岩的整体性和稳定性，起到转移围岩的应力及变形能的作用，同时也消除了片帮、漏顶等现象的发生，降低了生产成本。且人员在门型支架下通过轨道完成出行和出渣作业，能更好的保证人员的安全性和人员的工作效率。

图1 一种可伸缩预制模版混凝土支护加锚网耦合支护系统

3 经济效益分析

2014年3月起，我们在赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司柴胡栏子金矿的3#盲竖井三、四、六、八、十中段进行了为期15个月的试用，我们发现其社会效益和经济效益都非常明显，从工期上来看，3#盲竖井三、四、六、八、十中段缩短了建设工期98天，其带来了提前生产副产矿量2656吨的经济效益，从人工成本上来看，以该井施工的370m松散软岩破碎巷道长度来看，总共节约了约10万元的人工及材料成本。若能大量推广，其会产生大量的经济效益。

4 结语

本次研究我们是直接针对软岩地压大、来压快、变形大、变形持续时间长等特点，在喷射混凝土支护的基础上应进行了二次支护，二次支护采用锚网支护的方式，这样就保证了在先期支护实现了一定的让压作用，即在柔性支护的基础上，二次支护又保证了足够的刚度，以防止围岩无限制变形，能够避免巷道断面大幅度缩小，其实现了快速、简单、高效支护，且有着劳动强度低、回收利用率大、经济、安全等特点，但还需业内人员继续研究，以更好的解决长时间稳定的问题。