支護技術在井下運輸巷道及采場中的應用

張佰通，柏 楊

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達礦業有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026300）

我國大部分礦產資源埋藏在地下，礦山開采工作主要在地下進行，在地下采礦的過程中要開挖大量的巷道，這樣才能保持巷道運輸的通暢，從而能在井下保證各種大型生產設備的運行。隨著礦山開采深度的增加以及開采強度的提高，導致了井礦巷道的使用環境日趨復雜，由于地應力較高、巷道周圍的圍巖較為松動，這也增加了礦山巷道的支護難度[1]。近年來，隨著采礦行業的發展，支護技術也越來越先進，支護技術為確保礦山開采的穩定運行、減少安全事故的發生發揮了重要作用。支護技術也成為了井下礦山開采過程中的關鍵技術，以下對井下礦山常見的支護方式進行分析。

1 常見支護技術分析

由于不同的礦山埋藏深度以及地質環境都各不一樣，這就要求我們在井下巷道的支護過程中，要根據實際情況選擇不同的支護技術。常見的支護技術主要包括錨桿支護、錨索支護、噴漿支護，石材支護、木材支護[2]。

1.1 錨桿支護

錨桿支護在井下礦山的支護過程中應用范圍十分廣泛，按照不同錨桿的類型對其進行分類，可將其分為砂漿錨桿、漲殼式錨桿、快硬水泥卷錨桿、管縫式錨桿，如圖1所示。不同的錨桿類型有著不同的結構特點，因此不同的錨桿類型適用于不同的礦山開采環境。

有些礦體也多垂直節理發育，礦體多節理縫隙，在后期的礦山開采過程中，很容易導致礦體斷裂。在這時可以用砂漿錨桿進行支護，以保證工作環境的安全性。在火成巖礦體中，基層圍巖多為片麻巖，在成礦過程中有斷裂發育，在這種開采條件下，可以選用漲殼式錨桿。漲殼式錨桿有利于適應片麻巖的節理構造需求，從而有利于提高井下礦山開采工作的安全性，不僅如此，漲殼式錨桿還可以有效減少礦山開采過程中的礦石貧化現象[3]。

在當下礦山井下巷道支護過程中，快硬水泥卷錨桿的應用范圍越來越廣泛，一般適用于基層圍巖穩定性較高，但是在局部礦體上有節理裂隙發育的礦山。在這種情況下，安裝快硬水泥卷錨桿較為方便快捷、且便于安裝。在安裝時，只需要開著鉆眼，將快硬水泥卷浸泡后放入鉆眼中。而管縫式錨桿適用于緊貼斷層的礦體，由于靠近斷層的礦體穩定性較差，受到周圍環境所影響啊，坍塌的可能性較大，在這種情況下，可以用管縫式錨桿進行加固[4]。

圖1 礦山井下巷道支護結構

1.2 錨索支護技術

在選擇礦體支護技術的過程中，要充分考慮礦體的賦存條件，錨索支護適用于厚度較大、傾角較小、礦體靠近斷裂帶下盤、且具有節理發育的礦體。在這種情況下，一般會選擇尾砂充填采礦法進行采礦作業。尾砂充填采礦法可以減少礦山開采過程中受地質條件的影響，對頂板的穩定性程度要求較高。由于采場周圍的巖體不夠穩定，往往需要借助魚錨索進行粘合支護，以提高頂板的穩定性。錨索可以分為短錨索和長錨索，在礦體總體穩定、頂板相對較薄且井礦巷道沒有陷落現象時，可以利用錨索所進行支護。

1.3 噴漿支護

在井下礦山的開采過程中，常見的開采方式為填充法，倘若填充材料不達標，填充材料的膠結度較差，會增加充填體坍塌的風險，從而會影響礦山開采工作的進度，嚴重者將危害采礦人員的生命安全。不僅如此，充填體坍塌還會增加礦石的損失貧化率。而噴漿支護技術可以有效確保充填采礦法的穩定性，能夠減少充填采礦法在采礦過程中的風險，如下圖2所示。

圖2 巷道敷設結構

1.4 石材、木材支護

在地下采空面積較大時，為了確保采礦的安全性，會把之前開采過程中產生的廢石，堆放在采空區起到支護作用，這就是石材支護技術。而木材支護技術的應用時間早于石材支護技術，在使用淺孔留礦采礦法時，頂板處容易出現圍巖掉落的現象，與石材支護相比，用木材進行支護，較為經濟實惠，如圖3所示。

圖3 地下采礦支護情況

2 支護技術在井下運輸巷道及采場中的應用措施分析

2.1 合理地選擇井下運輸巷道及采場支護方式

不同礦山有著不同的地質條件，其礦巖的強度也各不一樣，這就要求我們再選擇井下運輸巷道和采場支護措施時，要充分考慮礦山巖體的強度、礦體的賦存條件和礦山開采規律。這樣才能確保所選擇的支護技術，符合礦山巖體的穩定性，從而能在礦山開采過程中起到相應的支護作用。其次在選擇礦山支護材料時，不能只考慮眼前的經濟效益，使用成本較低、質量較差的支護材料。要在確保支護材料質量的過程中，盡量選擇便宜且容易保管的材料。支護技術的操作工藝也不宜太復雜，在今后的發展過程中，礦山支護技術的機械化水平也將越來越高，這樣一來才能更好地滿足井下礦山的開采需求。

2.2 做好支護前的準備工作

在進行井下運輸巷道及采場的支護之前，要充分了解該礦山周圍的地質情況，結合礦山開采工作的進度安排，根據礦體巖層的結構性質，選擇合適的支護架設地點。在確定支護方案時，要將保證工作人員的生命安全作為首要目標。在支護措施施工之前，要先在礦山巷道頂部增加錨桿的長度和承載力，這樣才能有效提高井礦巷道頂部的穩定性。其中尤其要重視頂板承壓的實際情況，在支護系統安裝完成之后，要對支護設施的預應承載力進行檢測，這樣才能更好地確定支護設施的承壓范圍。從而能夠有效避免因壓力過大，而導致的支護設施變形現象。

2.3 噴射混凝土支護技術的應用

噴射混凝土支護技術具有操作簡單、穩定性較高的特點，在礦山井下支護過程中，應用范圍十分廣泛。噴射混凝土支護的原料為水泥、混凝土和加速凝劑，將三者充分的混合攪拌之后，用噴砂機噴涂在井礦巷道的圍壁上。噴射混凝土支護技術適用于礦體巖石性質較軟的礦山，在使用過程中，首先要安裝錨桿。在采掘情況航道過程中，跟隨著挖掘進度，先噴射混凝土，再安裝錨桿。錨桿可以對噴層起到頂托作用，而噴射混凝土可以確保錨桿鉆孔工作的安全性。一般來說，在礦山井下巷道中，為確保巷道的穩定性，還要進行混凝土的復噴。

2.4 聯合支護技術的應用

對于規模較大、結構較為復雜的礦山，在井礦巷道的掘進過程中，多采用聯合支護技術。將多種支護技術交叉使用，這樣一來可以有效緩解在井礦巷道的掘進過程中出現的頂板變形現象。聯合支護技術能夠彌補噴射混凝土支護技術的缺陷，與噴射混凝土支護技術相比，具有更高的安全性能，可以更好地保證井下運輸巷道及采場作業的安全性。在今后的發展過程中，聯合支護技術也將日趨完善，支護系統的穩固性將有所提高。但是隨著礦山開采深度的增加，地壓也會越來越高，在使用聯合支護技術時，也要及時對支護設施進行加固。這樣才能避免頂板脫落和支護變形的現象。

3 結束語

隨著我國礦山開采深度的增加，在今后的礦山開采過程中，巷道深入地下，礦體巖層的結構也越來越復雜。為了給采礦人員提供一個相對安全的工作環境，就要求礦山開采單位要重視起支護措施，要采取合理的支護技術，提高礦山巖層的承壓性和穩定性。這樣才能有效減少礦山開采過程中，因支護不當而導致頂板塌陷和碎石掉落而引發的安全事故，也能提高井礦巷道和采場的抗變形能力。