铁矿复杂地质地段巷道支护工程的实践分析

艾孜买提·买买提

（富蕴蒙库铁矿有限责任公司，新疆 阿勒泰 836100）

矿产资源开采期间经常要对矿山中的巷道进行支护，巷道支护方法从起初的棚式支架支护经过一段时间发展，逐渐发生成为了锚喷网支护，通过合理的支护方法，确保矿产资源的顺利开采。铁矿资源开采期间，随着开采深度的增加，围岩结构会变得更加复杂，巷道会发生围岩破碎，以及形变量较大问题，这都加大了的成巷难度，因此，在实际开采期间，采用联合支护技术，从而确保开采作业的顺利进行。

1 巷道支护的意义

铁矿资源开采经常会遇到复杂地段，在复杂地段进行铁矿开采期间，要建设大量巷道，通过对巷道支护进行应用，对于保证围岩稳定，确保巷道畅通，保证铁矿开采来说意义重大。

针对巷道进行支护目的就是减少和缓和围岩移动，开采期间，巷道断面过度缩小，并且可以对破坏和离散的围岩冒落进行防治[1]。巷道支护效果会受多方面因素影响，支架自身的支撑力，支架力学性质、围岩自身的性质、支架的按时的时间长短、安设密度等各项都是影响因素，在巷道支护上，要对每一项因素进行全面分析，在充分开了巷道工程具体情况的基础上，采取合理方式，进行巷道支护工程，提升工程质量，进而为铁矿开采作业的顺利进行提供支持[2]。

一般老说，为了确保巷道支架能够起到调节围岩变形，以及控制围岩变形的作用，支架安装要在围岩松动，围岩遭受破坏前进行，从而围岩具有自承力基础上，让支架与围岩能够共同承担，并不是在围岩遭受破坏、松散，以及失去承载力的情况下，再利用支架承受冒落岩石重量[3]。简单来说，要充分发挥支架与围岩作用，使两者相互制约，相互配合，共同承载，进而保证铁矿开采作业的顺利进行，提高铁矿开采企业经济效益，避免在开采期间发生安全事故，造成人员伤亡。

2 铁矿矿区围岩工程地质情况分析

2.1 工程地质概况

某铁矿氧化带为褐铁矿，矿区的深度约为118m，在对铁矿资源进行开采期间，采取了露天方式完成相应的开采作业，铁矿区的氧化带下为原生矿为菱铁矿，针对这部分铁矿资源，在开采期间，采取地下方式进行开采。

对铁矿矿区情况进行观察可以发现，矿区内存的断裂破碎、褶皱带较发育，一共存在三条断裂带，以及次生断裂带。对铁矿区所在区域的地下情况进行分析，不难发现，地下水类型为基岩裂隙水，裂隙水主要存在于大理岩、绿泥石石英片岩以及铁矿层中，基岩裂隙水会对铁矿资源开采作业的进行造成了一定影响，因此，在实际开采期间，相关人员要的提高对该项内容的重视[4]。整个铁矿受大断裂影响，矿区内的部分地段断裂隙发育，裂隙深度主要集中在48m～320m。同时，经过长期的发展，在铁矿区范围内，在铁矿和大理岩中都形成了溶蚀孔洞，因为矿区内存在孔洞和裂隙，一旦发生降雨，水分会渗入到矿区内部，最终也就转变成了基岩裂隙水[5]。

2.2 矿区内地质特征

针对矿区，采取现场钻孔方式对矿区地质情况进行全面调查，矿层底板RQ的（岩石质量指标)统计结果集中在42%～91%，其平均值为62%。铁矿矿区内的绿泥石石英片岩中，长期构造剥蚀作用影响，矿区内的片理、层理、断裂等各种构造裂隙发育，大量的泥土对裂隙进行填充，这就使矿区内的裂隙呈闭合状态[6]。结构面的角度主要集中在28°～42°之间，结构面与矿体的倾向，以及走向都一致。

2.3 矿区内地下水的特征

指派专人对矿区内地下水情况进行调查，调查结果表明，依据矿区内含水量差别，一共将围岩分以下几种类型。

2.3.1 含水量极小地段

该地段围岩并未受大断裂等各种不同类型的构造，围岩十分完整，没有基岩裂隙水，围岩始终都保持干燥状态，没有受到水的侵蚀与破坏[7]。

2.3.2 含水量较小地段

大断裂等构造对该段的围岩造成的影响较小，围岩具有较好的整体性，基岩裂隙水较少，裂隙水会对围岩结构的强度造成一定影响。

2.3.3 含水量较大地段

大断裂对该段围岩造成影响，这一影响会导致围岩出形成0.6m～2.8m破碎带，进行掘进作业时，工作面会涌出大量的水，涌水量会大于4.8m3/h，涌水初始阶段，水压大，进行挖掘作业后，水压会不断减少，涌水长期存在，并未发生干涸，裂隙水会导致围岩强度遭受破坏，围岩强度不断降低，部分围岩受水侵蚀后，围岩将会便成为松岩体，这会对铁矿后续开采作业的进行造成不良影响，甚至会引发安全事故[8]。

2.3.4 含水量大且破碎地段

大断裂会对围岩造成严重破坏，会形成的2.8m～10.2m破碎带，掘进作业开展期间，在掘进面用数量会超过的21m3/h，掘进初期，水压很大，涌水长期存在，并未干涸，在破碎带上存在大量的岩石软化呈松散体，在铁矿开采期间，采取正常方式无法完成铁矿开采。

2.4 围岩地质力学分类

对围岩工程地质情况进行全面调查，做好相应分析工作，依据岩体地质力学分类标准，对矿区内的围岩进行划分，通过分析结果能够断定，矿区围岩质量主要受岩体质量指标、地下水、非连续面条件等各项因素影响，造成这一现象的主要原因是绿泥石石英片岩水敏特性十分突出，这会对围岩工程性质产生直接影响，铁矿区内围岩一共分为四类，分别为很差、较差、一般、较好[9]。

3 复杂地质地段巷道支护方案分析

3.1 Ⅱ类围岩巷道支护

针对铁矿中的Ⅱ类围岩中，围岩较为完整，没有基岩裂隙水，在实际作业期间可以采用喷锚支护类型，采用螺纹钢锚杆，因为锚固剂在实际应用期间具有较好的工程性能，因此，在实际施工期间，将锚固剂作为锚杆粘结剂，采用锚杆的长度为2100mm，每一排设置了的8根锚杆，锚杆之间的间距大小在750mm～850mm，单排间距大小为1050mm，在工程施工期间，要进行混凝土喷射，为了确保工程整体质量，保证铁矿开采作业的顺利进行，应当将喷射混凝土厚度控制在52mm。

3.2 Ⅲ类围岩巷道支护

Ⅲ类围岩受断裂的影响较小，围岩整体结构基本完整，在围岩中会有烧炼基岩裂隙水，进行一段时间开挖，裂隙水会干涸。围岩中的断面为圆弧形，针对各类型的围岩，在施工中，采取喷锚支护。采用螺纹钢锚杆，将锚固剂作为锚杆粘结剂，采用锚杆的长度为2100mm，每一排设置了的8根锚杆，锚杆之间的间距大小在750mm～850mm，单排间距大小为1050mm，喷射的混凝土厚度为105mm。

3.3 Ⅳ类围岩巷道支护

断裂会对Ⅳ类围岩造成较大影响，这会在围岩中会出现破碎带，这破碎带会存在一定厚度，这会出现较大的用水量。围岩断面为圆弧拱，采用喷锚网支护类型，将锚固剂作为锚杆粘结剂，采用锚杆的长度为2100mm，每一排一共设置了的8根锚杆，锚杆之间的间距大小在750mm～850mm，单排间距大小为1050mm，喷射混凝土厚度为105mm，利用钢筋网对围岩进行加固，采用的网度的大小为220mm×220mm。在巷道支护期间，若岩层中的涌水长期存在，未发生干涸现象，此时，要采用超前预注浆堵水方式进行施工，在实际施工期间，为了确保巷道支护能够满足应用铁矿开采区间，要将纯水泥作为注浆材料，对于采用低水泥的质量要进行检查，确保采用的水泥质量能够达到要求标准，并且，要对水泥的性能进行检测，确保水泥未发生变质，才能对其进行应用[10]。针对质量存在问题的水泥，要将其运输到工程施工现场外，避免发生误用，影响巷道支护工程质量。

3.4 Ⅴ类围岩巷道支护

铁矿山建设期间，涌水量很多大的Ⅴ类型围岩一共就遇到了三次。在矿山中，大断裂对围岩结构造成了较大影响，这一影响的存在会到导致开挖作业无法采取正常方法进行，在作业开展期间，这不仅会对开采的作业的进度造成不良影响，而且可能会引发安全事故，这会造成巨大经济损失，甚至会造成人员伤亡。在实际施工期间，采取加密外径注浆施工，将水泥作为注浆作业中的主要材料，加密注浆施工能够起到超前支护作用，同时，也可以起到堵水作用。完成加密注浆作业后，施工人员依据铁矿山具体情况，最终决定采用短掘快支方式进行施工，掘进进尺深度要控制在0.9m～1.1m，快速完成支护。采取型钢钢架初期支护、钢筋混凝土砌筑二次支护联合方法完成支护作业；巷道支护初期阶段，利用U形可塑性支架进行支护，支护之间的间距大小要控制在0.6m～1.2m，底部施工锁脚锚杆；依据工程施工现场间距的具体情况，开展二次钢筋混土砌筑支护，为了保证巷道支护工程质量能够达到要求，满足铁矿开采作业需求，要对砌筑厚度进行控制，厚度要达到260mm。

4 支护方案在复杂地段巷道支护工程中的具体应用

铁矿矿山的地质条件十分复杂，在对矿山的实际情况进行全面分析之后，制定矿支护方案，矿山建设期间加强了地质编录作业，依据矿山地报告内容，以及施工地段的具体情况，针对未施工地段的具体地质情况进行适当判断，在矿山开采作业期间，适时准备巷道支护工程作业开展中需要的施工人员、各项材料、机械设备等，准备好各项内容，将各项内容都应用到了工程中，这一方面加快了巷道支护施工进度，另一方面也降低了工程的整体施工成本。矿山巷道工程从2015年4月份开始应用，直到2017年12月工程竣工，矿山巷道支护在长期应用效果良好，巷道中支护被为遭受破坏，同时，在铁矿开采期间，矿山中涌水量降低了约22%，支护效果良好，为铁矿的开采提供了强有力的支持。

5 结语

铁矿开采期间，为了确保矿区开采作业时，要对矿区工程的具体情进行全面调查，并且要做好相应的分析工作。通过对矿区工程地质的具体情况进行调查可以发现，岩体质量指标、地下水、非连续面条件各项因素都会对矿山围岩稳定性造成直接影响。而从实际情况来看，每一项因素对矿山围岩造成不良影响，并且具体影响也会由于影响因素的不同而有所差异，为了确保最终制定支护方案合理性，要对各项影响因素进行分析。

在对实际问题分析期间，依据岩体地质力学分类法，将铁矿区内的围岩进行划分，围岩一共分为四种类型，针对每一种类型的围岩，要依据实际情况，制定具有针对性的支护方案，将支护方案应用到巷道支护中，保证最终建设的巷道能够满足铁矿开采需求。施工现场情况表明，通过对支护方案进行应用，能够保证巷道在应用期间的整体稳定性，并且能够减少坑道内的涌水量，涌水量降低了约22%。