探析采矿工程巷道掘进和支护应用

杨瑞

（新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司，新疆 阿勒泰 836700）

目前，国家对于矿产资源的开发和生产具有严格的规定，其相关的巷道掘进以及支护需要满足规范和要求，这样才能够保证生产工人的安全。随着我国现代化社会经济以及科学技术的不断发展，创新采矿的范围也在逐渐地扩大，采矿的方法也在逐渐地更新，在采矿过程中使用了相应的支护、掘进技术，能够有效地提高开采环境的安全性。

1 采矿工程巷道掘进的相关分析

1.1 采矿工程巷道掘进的概念

在矿产资源开采的过程中，主要有以下几种形式：第一，一体化开凿方式。这一方式的使用效率比较高，在使用的过程中既可以实现开凿工作的一体化，同时，也可以有效地保证施工环境的安全，提高开采的效率。第二，大断面连续开凿技术。该技术的应用会受到地理环境的影响，需要在特定的地势环境中才能够使用。第三，现代化的综合机械掘进方法。这个方法的使用会涉及大量的机械设备，从而有效地提高了开凿的工作效率，对采矿技术人员的专业能力也带来了一定的挑战。

1.2 矿产资源开采技术条件

针对于矿产资源的开采需要一定的技术条件限制，其中主要涉及以下几点：

1.2.1 地压变化

这是针对岩石力学典型灾害监测及其预警方面的内容研究。随着浅部资源开采结束，大部分有色金属矿山面临资源减少或枯竭的局面，许多矿山已逐渐转入深部矿床的开采。随着开采深度的增加，深部地应力水平较高，明显区别于浅部，开采扰动造成矿、围岩系统失稳，从而诱发地压灾害显现的现象更为普遍、且更为强烈，造成人员伤亡与设备损坏的地压事故可能性也相应呈明显上升趋势。岩爆作为一种典型的地压灾害宏观显现现象，是高地应力条件下地下工程开挖过程中，造成部分矿、围岩系统中应力叠加，当超过其弹性极限时，储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷等现象；它可能造成人员伤亡、设备损坏，导致矿山开采效率降低、经济成本增加等，岩爆是深井矿床开采的重大安全问题。随着开采已逐步向深部转移，岩体处于高地应力状态，水平应力对井巷和采场稳定性影响显著，矿、围岩存在中等岩爆倾向性，开采强度大，地压显现。

针对地压和岩爆危害问题：（1）提出开展微震监测系统现场安装与调试及震源定位试验研究；（2）实现地压与岩爆活动及开采现状调查实时跟踪分析；（3）实现地压与岩爆危害孕育过程微震信息实时辨识与分析；（4）实现地压与岩爆活动震源定位及灾害预警技术研究，为矿山安全生产和科学管理提供依据和技术支撑。

1.2.2 巷道顶板

对于在矿产开采的过程中，部分巷道岩石结构比较破碎。因此，根据分析巷道的断面尺寸、巷道的服务年限和功能用途以及软弱结构面产状这三个因素对巷道支护形式和参数选择的影响。以岩体质量RMR分级结果为基础，基于巷道支护分级影响因素，修正RMR取值并修正巷道支护级别。

表1 按巷道支护分级影响因素修正RMR取值参照表

表2 修正的RMR指标与巷道支护级别对应关系

2 采矿工程巷道掘进和支护技术的具体应用

2.1 选择恰当的采掘方法

矿山开采过程中，二步骤充填体回采是一项重要的课题，爆破振动不可避免的会对相邻巷道，原岩顶板，充填体巷道及围岩造成一定的影响；其中，对充填体造成的影响是最明显的，因为充填体稳固性系数f值远小于原岩的稳固性系数。为减少爆破振动对充填体影响，提出无爆破振动在充填体掘进中的应用。

现以井下高程486～500m的矿体为例，486～500m需要在486m形成采场的底部结构，486m掘进巷道都在充填体中，可以采取人工爆破掘进和无爆破振动掘进两种方式，对这两种掘进方式进行了分析对比。人工爆破掘进的缺点：在充填体中人工爆破掘进时，爆破振动会对充填体巷道及围岩造成很大程度的破坏，使得原本就不稳固的巷道更加破碎，危险系数增大。无爆破振动掘进，无爆破振动掘进可以减少对充填体巷道及围岩的破坏，不产生或很少产生炮振裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，进而很大程度上提高了施工的安全性。

2.2 巷道的联合支护方法

根据巷道的大小结构耦合平衡支护原理表明，锚杆深入巷道围岩形成锚固区，配合巷道周边钢带以及钢筋网形成支护的小结构，在围岩发生变形时起初步抵御变形的作用。在此基础上配合锚索的使用，锚索深入围岩深部，调动深部围岩承载能力与周围岩体一起形成深部大的高强度承载结构，在围岩的变形过程中与锚杆形成的小结构共同维护巷道的稳定。

桁架锚索控制技术是将处于受压状态的巷道两肩窝深部岩体作为锚固点和承载结构的基础，采用高预拉力对拉并锁紧两根钢绞线，直接作用于顶板浅部的围岩，提供水平预应力改善顶板的应力状态，强化低位岩体的力学性能和提高其抗变形性能，控制层状顶板的不协调变形。

3 槽钢式联接器桁架支护系统设计

（1）桁架锚索规格及布置方式：φ17.8mm×7000mm，1×7股高强度低松弛预应力钢绞线，钻孔深度11.5m，钻孔直径60mm。桁架锚索底部跨度3000mm，距巷道帮部550mm，排距2m，锚索钻孔与铅垂线的夹角为30°。

（2）槽钢采用高强度的A3钢制成，长3500mm，宽100mm，厚度25mm。在槽钢两边距端部250mm处焊接楔形钢垫，后钻取φ25mm、与铅垂方向夹角30°的圆孔。

4 结语

在采矿工程实施的过程中，为了保证矿产资源开发生产工作的顺利实施，就要采取相应的巷道掘进以及支护技术。这样不仅能够保证施工作业环境的安全，同时提高开采的效率，为我国矿产资源的开发利用起到有效的促进作用。