金属矿山软岩巷道锚注支护运用探讨

耿以响

（山东黄金矿业（莱西）有限公司，山东 莱西 266600）

我国社会经济的发展扩大了矿山开采的范围和工作量，因此在较软的巷道的支护工作中存在的问题也逐渐显现出来，如何确保软岩地下工程支护的正常高效开展，对整个世界来说，都是必要且重要的问题，现阶段，工程类比法在相关领域的使用频率较高。但是，实际上，软岩具备一定的复杂性和多样性，所以对软岩地下工程支护理论和技术的研究要在对软岩的类型进行明确和整理后才可以开展，要针对软岩地下工程的不同情况进行针对性的要求，严格遵守支护原则。而日后的软岩工程的数量必定会随着矿山开采的深度的增大和地质条件的多样性而增加，因此，为了更好的推进软岩支护理论的完善，要首先做好软岩的分类工作，同时确保和提高软岩支护技术的科学化[1]。

1 软岩的概念

通常情况下，我们称存在于巷道和隧道施工中的带有黏土的岩石为软岩，常见的软岩有泥岩或者黏土岩等等，在众多软岩当中，最具代表性的便是泥岩。泥岩中的粘土通常情况下含有50%～70%以上的小于0.005mm颗粒。粘土中含有的矿物成分包含高岭土、伊利石等等。泥岩比较容易风干，将其放于水中后，往往在几小时或几天内就会出现崩解的现象，并且风干后的泥岩在二次吸水后会出现不同程度的膨胀现象，高岭土和伊利石的膨胀能力较低。泥岩的膨胀主要是由于其含有的蒙脱石，蒙脱石的含量和泥岩的膨胀能力呈现正比。泥岩的特点在于其较轻的容重、较大的孔隙率、较高的含水量等等，并且如果外界的含水量出现变化波动，泥岩的性质也会随之出现变化[2]。由于泥岩的强度较低、较易塑形、蠕变性较强以及遇水后易膨胀的特点，当巷道底版存在泥岩，就可能会出现底鼓的现象，如果在巷道周围泥岩的覆盖范围较广，则可能导致不同方向都发生塑形变形以及蠕变变形的现象，严重的甚至会发生膨胀，影响巷道的维护进度和效率。

（1）地质软岩。通常情况下，我们称单轴抗压强度低于25MPa的较为零碎的、同时具备一定的风化膨胀性的岩体称为地质软岩，这类岩石通常是类似泥岩、页岩、粉砂岩和泥质岩石这类强度较低的岩石，同时，这类岩石的形成主要依靠大自然的天然力量，在国际中将单轴抗压强度在0.5MPa～25MPa中的岩石认定为地质软岩，对其进行分类的主要标准在于其强度指标。但是如果将该定义用于工程实际工作中时会出现冲突点，如果巷道的位置具有较低的安全深度，这就会导致其地应力较弱，这时低于25MPa的岩石也不会具备软岩应具有的特点；但是，即使是大于25MPa的岩石，如果其工程部位的深度足够，地应力的水平也足够，同样会出现软岩应具备的特点，因此这个对软岩的定义在用于实际工作中时存在矛盾点。

（2）工程软岩。我们将在工程力的影响下出现塑形变形的工程岩体称为工程软岩。现阶段对软岩的定义的重点往往在软岩的软、弱、松、散等强度较弱的特点上。但是这一个性的定义重点强调的在于软岩的强度特征，并且重点在于软岩实际承受的工程荷载力，必须严格围绕软岩的强度以及工程力的荷载性展开分析，对软岩的相对性质的本质进行分析和掌握。当工程力确定时，岩体的不同会导致强度的不同，如果强度远大于工程力水平，这时就会突显出软岩的力学特性，如果强度较低于工程力水平，这时同样可能突显出软岩的力学特性；并且针对同种类型的岩石，工程力大小的不同也会影响软岩的特性，当工程力较低时，可能体现出硬种岩的变形特性，工程力较高时，可能体现出软岩的变形特性。

2 巷道支护原理

根据过去的金属矿山的巷道支护工作可以得出结论，主要方法通常有以下两种：

第一是被动的支护，这种支护形式的开展主要依靠木支架以及砌暄支护等技术和设备的帮助。具备的特征主要有，如果外界对其产生一定的作用力，其结构通常不会产生过大的波动和变化，其支护强度和需求之间不对等。

第二是主动支护，常见的形式有：锚杆、锚索、锚喷、锚网喷等。这些工作的重点在于通过外界的帮助对围岩的结构进行适当的调整，从而全面的完善结构的自身能力和自身性能，可以通过提高围岩结构的高度以及对负荷的承载能力帮助围岩和支撑框架进行结合。从锚注支护技术的功能这一角度出发，它的实质在于在主动支护的帮助下实现混合支护。另外，软岩的结构通常较为复杂，具有一定的综合性，因此在长时间的使用中往往会出现或大或小的损坏，如果只采用单一的支护形式，很难进行掌控。因此，根据以上分析可得，在工作中要注重以内注浆锚杆为主的锚注支护体系，这样可以更好的解决软岩巷道的支护问题。

3 锚注支护机理

锚注支护不仅具备锚杆支护高效的特点，同时其在注浆加固方面也具备一定的优势。第一要根据巷道内软岩的真实情况采用最科学的方法完成喷浆工作，并且在喷浆结束后要进行密封工作，并且要对钻孔的位置进行合理的确定，要确保将注浆锚杆固定的孔内。注浆锚杆的作用不仅要体现在支护方面，还要体现在注浆操作方面。要通过对浆液的浇筑工作，不断充实浆脉，对裂缝处进行填充，将其结合为一个整体，同时要在不同结构的帮助下对外界的作用力进行支撑和荷载。现阶段我国在锚注支护方面仍然存在很多的问题和不足，因此，在进行工程设计时，通常采用的方式还是通过工程类比和监督管理等等方法完成对工程的设计。在大多数人的认识中，对软土岩体的结构变化的管控要通过对围岩浅层位置移动的控制实现，当浅部围岩的力学性质可以尽可能的缓解围岩形状变化带来的影响，巷道的支护工作的工作效率就可以得到一定的保证。

4 锚注支护体系

和砌暄、金属支架等被动支护两项工作相比，锚杆支护工作具备一定的主动优势，就是说在支护围岩结构时占有主导地位，锚杆支护工作的工作效率在很大程度上取决于所锚岩体的整体性能。当处于深处的高应力的极软岩巷道，围岩的可锚性水平在很大程度上影响着锚杆锚固力强度的大小。锚注新型支护技术可以更好的实现锚杆和注浆二者工作的结合，可以在锚杆的帮助下完成对浆液浇筑的运输工作。另外根据围岩的整体特点，在进行巷道的修补工作时，可以依据这种联合的支护结构，可以采用专业的设备进行单体锚杆的衔接，这样可以将锚杆结构的特点充分的凸显出来，然后进行混凝土喷浆，这样可以更好的发挥支护的作用和功能。而针对一些无法进行整体修护的结构，可以采用适当的措施对其结构进行固定，可以在具有一定长度和大直径的锚杆对支护结构进行补充，将其进行结合使用。

5 支护方式的选择

过去的工作中，对岩层挖掘工作在一定程度上影响了对岩体的预应力，因此这在很大程度上影响了矿体围岩的结构以及采空区的预应力，另外，重新划分结构也在很大程度上导致围岩周围和采空区上方的岩层形状发生变化，甚至出现裂缝的问题。如果只采用U型棚的支护技术会带来很多问题和弊端。例如：①导致顶层矿岩结构出现问题，过于疏松的结构不利于支护工作的开展，问题的发生频率较高，影响挖掘工作的进度。②如果在采空区中出现结构裂缝的问题，就大大降低了结构的安全性，要勤通风，尽可能避免火灾现象的发生。③资源的开采在很大程度上决定着巷道结构的稳定性，因此在进行后来的挖掘工作时，当出现外界压力作用于巷道上的现象，单一的U形棚支护很难对其形状进行稳定，所以，如果想尽可能的提高结构的安全性和使用年限，降低成本，提高企业的经济效益，就要在掘进采空区之前注重对采空区的钻孔工作，要在珠注浆备的帮助下向钻孔内注入水泥，水泥自身具有的凝固力和坚固力可以很好的将围岩胶进行结合，提高岩体的硬度和强度，大大加快了后续掘进的工作进度。

6 参数选择注意事项

在进行浆液浇筑孔洞的打造工作时，要严格的按照标准和既定的流程进行，同时要注意对周围杂质的清理工作，锚注孔的位置要和巷道轮廓的纵向保持垂直，管道之间要利用专业的手段进行链接，尽量不使用铁丝对其进行加固；在进行孔洞的打造时，工作人员要注意和孔洞保持适当的距离，从而尽可能的确保安全性；为了尽可能的降低安全事故的发生频率，在抽推风锤时要注意力度的把握，要尽量避免在水平方向输出压力；在对注浆管道进行设置时要进行加固处理；另外为了尽可能降低围岩结构的故障频率，要确保支架和拆除工作的同步进行，除此以外，在进行挖掘工作时，最好选择人工完成。

7 经济效果分析

由于锚注支护技术自身周期短、成本低以及工作效率高等优势，和其他技术相比，这一技术可以为企业带来了更多的经济效益，提高工作效率。

8 结语

采用主动支护原理的锚注支护方式可以提高对工程的适应能力，对井下软岩巷道破坏区内的围岩进行注浆，不仅可以增强围岩的内聚力和摩擦力，还可以增强围岩的强度，凸现岩体的承载力。对围岩注浆加固的研究显示，在高强度水泥的帮助下，注浆可以将围岩的强度提高近两倍。同时锚注后围岩的一些性能也随之发生改变，例如其围岩变形量大大降低，在变形结束后的一段时间，其都会处于较为稳定的状态。锚注支护不仅象征了科技的不断发展，还展示了其在安全方面和处理资金方面的合理性，对这一技术的发展和革新能够推动我国更好的治理深部高应力极软岩巷道，促进我国矿井生产工作安全性的提高。锚注支护不仅技术达标，同时具备了绝对的经济合理性，并且，其可以推进我国对深部高应力极软岩巷道的治理工作，促进了我国矿井生产工作的安全性和经济性的发展。