支护技术在井下运输巷道及采场中的应用

张佰通，柏 杨

（锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026300）

我国大部分矿产资源埋藏在地下，矿山开采工作主要在地下进行，在地下采矿的过程中要开挖大量的巷道，这样才能保持巷道运输的通畅，从而能在井下保证各种大型生产设备的运行。随着矿山开采深度的增加以及开采强度的提高，导致了井矿巷道的使用环境日趋复杂，由于地应力较高、巷道周围的围岩较为松动，这也增加了矿山巷道的支护难度[1]。近年来，随着采矿行业的发展，支护技术也越来越先进，支护技术为确保矿山开采的稳定运行、减少安全事故的发生发挥了重要作用。支护技术也成为了井下矿山开采过程中的关键技术，以下对井下矿山常见的支护方式进行分析。

1 常见支护技术分析

由于不同的矿山埋藏深度以及地质环境都各不一样，这就要求我们在井下巷道的支护过程中，要根据实际情况选择不同的支护技术。常见的支护技术主要包括锚杆支护、锚索支护、喷浆支护，石材支护、木材支护[2]。

1.1 锚杆支护

锚杆支护在井下矿山的支护过程中应用范围十分广泛，按照不同锚杆的类型对其进行分类，可将其分为砂浆锚杆、涨壳式锚杆、快硬水泥卷锚杆、管缝式锚杆，如图1所示。不同的锚杆类型有着不同的结构特点，因此不同的锚杆类型适用于不同的矿山开采环境。

有些矿体也多垂直节理发育，矿体多节理缝隙，在后期的矿山开采过程中，很容易导致矿体断裂。在这时可以用砂浆锚杆进行支护，以保证工作环境的安全性。在火成岩矿体中，基层围岩多为片麻岩，在成矿过程中有断裂发育，在这种开采条件下，可以选用涨壳式锚杆。涨壳式锚杆有利于适应片麻岩的节理构造需求，从而有利于提高井下矿山开采工作的安全性，不仅如此，涨壳式锚杆还可以有效减少矿山开采过程中的矿石贫化现象[3]。

在当下矿山井下巷道支护过程中，快硬水泥卷锚杆的应用范围越来越广泛，一般适用于基层围岩稳定性较高，但是在局部矿体上有节理裂隙发育的矿山。在这种情况下，安装快硬水泥卷锚杆较为方便快捷、且便于安装。在安装时，只需要开着钻眼，将快硬水泥卷浸泡后放入钻眼中。而管缝式锚杆适用于紧贴断层的矿体，由于靠近断层的矿体稳定性较差，受到周围环境所影响啊，坍塌的可能性较大，在这种情况下，可以用管缝式锚杆进行加固[4]。

图1 矿山井下巷道支护结构

1.2 锚索支护技术

在选择矿体支护技术的过程中，要充分考虑矿体的赋存条件，锚索支护适用于厚度较大、倾角较小、矿体靠近断裂带下盘、且具有节理发育的矿体。在这种情况下，一般会选择尾砂充填采矿法进行采矿作业。尾砂充填采矿法可以减少矿山开采过程中受地质条件的影响，对顶板的稳定性程度要求较高。由于采场周围的岩体不够稳定，往往需要借助鱼锚索进行粘合支护，以提高顶板的稳定性。锚索可以分为短锚索和长锚索，在矿体总体稳定、顶板相对较薄且井矿巷道没有陷落现象时，可以利用锚索所进行支护。

1.3 喷浆支护

在井下矿山的开采过程中，常见的开采方式为填充法，倘若填充材料不达标，填充材料的胶结度较差，会增加充填体坍塌的风险，从而会影响矿山开采工作的进度，严重者将危害采矿人员的生命安全。不仅如此，充填体坍塌还会增加矿石的损失贫化率。而喷浆支护技术可以有效确保充填采矿法的稳定性，能够减少充填采矿法在采矿过程中的风险，如下图2所示。

图2 巷道敷设结构

1.4 石材、木材支护

在地下采空面积较大时，为了确保采矿的安全性，会把之前开采过程中产生的废石，堆放在采空区起到支护作用，这就是石材支护技术。而木材支护技术的应用时间早于石材支护技术，在使用浅孔留矿采矿法时，顶板处容易出现围岩掉落的现象，与石材支护相比，用木材进行支护，较为经济实惠，如图3所示。

图3 地下采矿支护情况

2 支护技术在井下运输巷道及采场中的应用措施分析

2.1 合理地选择井下运输巷道及采场支护方式

不同矿山有着不同的地质条件，其矿岩的强度也各不一样，这就要求我们再选择井下运输巷道和采场支护措施时，要充分考虑矿山岩体的强度、矿体的赋存条件和矿山开采规律。这样才能确保所选择的支护技术，符合矿山岩体的稳定性，从而能在矿山开采过程中起到相应的支护作用。其次在选择矿山支护材料时，不能只考虑眼前的经济效益，使用成本较低、质量较差的支护材料。要在确保支护材料质量的过程中，尽量选择便宜且容易保管的材料。支护技术的操作工艺也不宜太复杂，在今后的发展过程中，矿山支护技术的机械化水平也将越来越高，这样一来才能更好地满足井下矿山的开采需求。

2.2 做好支护前的准备工作

在进行井下运输巷道及采场的支护之前，要充分了解该矿山周围的地质情况，结合矿山开采工作的进度安排，根据矿体岩层的结构性质，选择合适的支护架设地点。在确定支护方案时，要将保证工作人员的生命安全作为首要目标。在支护措施施工之前，要先在矿山巷道顶部增加锚杆的长度和承载力，这样才能有效提高井矿巷道顶部的稳定性。其中尤其要重视顶板承压的实际情况，在支护系统安装完成之后，要对支护设施的预应承载力进行检测，这样才能更好地确定支护设施的承压范围。从而能够有效避免因压力过大，而导致的支护设施变形现象。

2.3 喷射混凝土支护技术的应用

喷射混凝土支护技术具有操作简单、稳定性较高的特点，在矿山井下支护过程中，应用范围十分广泛。喷射混凝土支护的原料为水泥、混凝土和加速凝剂，将三者充分的混合搅拌之后，用喷砂机喷涂在井矿巷道的围壁上。喷射混凝土支护技术适用于矿体岩石性质较软的矿山，在使用过程中，首先要安装锚杆。在采掘情况航道过程中，跟随着挖掘进度，先喷射混凝土，再安装锚杆。锚杆可以对喷层起到顶托作用，而喷射混凝土可以确保锚杆钻孔工作的安全性。一般来说，在矿山井下巷道中，为确保巷道的稳定性，还要进行混凝土的复喷。

2.4 联合支护技术的应用

对于规模较大、结构较为复杂的矿山，在井矿巷道的掘进过程中，多采用联合支护技术。将多种支护技术交叉使用，这样一来可以有效缓解在井矿巷道的掘进过程中出现的顶板变形现象。联合支护技术能够弥补喷射混凝土支护技术的缺陷，与喷射混凝土支护技术相比，具有更高的安全性能，可以更好地保证井下运输巷道及采场作业的安全性。在今后的发展过程中，联合支护技术也将日趋完善，支护系统的稳固性将有所提高。但是随着矿山开采深度的增加，地压也会越来越高，在使用联合支护技术时，也要及时对支护设施进行加固。这样才能避免顶板脱落和支护变形的现象。

3 结束语

随着我国矿山开采深度的增加，在今后的矿山开采过程中，巷道深入地下，矿体岩层的结构也越来越复杂。为了给采矿人员提供一个相对安全的工作环境，就要求矿山开采单位要重视起支护措施，要采取合理的支护技术，提高矿山岩层的承压性和稳定性。这样才能有效减少矿山开采过程中，因支护不当而导致顶板塌陷和碎石掉落而引发的安全事故，也能提高井矿巷道和采场的抗变形能力。