地下礦山復(fù)雜地質(zhì)條件掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

于海平，孟令通

（內(nèi)蒙古鄂爾多斯市神通煤炭有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

礦產(chǎn)資源是不可再生資源，隨著開采技術(shù)的發(fā)展與開采深度的不斷增加，礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)成為能源開采的主要組成部分，但目前礦產(chǎn)資源在開采過程中仍然存在諸多作業(yè)問題，給井下作業(yè)人員的安全生產(chǎn)威脅，礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)水平的提高，是防止發(fā)生礦難和保障作業(yè)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。礦企為保障經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展過度開采取得一定經(jīng)濟(jì)效益，但忽視了根本的安全問題而導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，因此設(shè)置安全的礦井防護(hù)措施，通過礦井支護(hù)技術(shù)的支護(hù)作用防止礦井塌陷等問題的發(fā)生，保障礦井開采作業(yè)安全順利進(jìn)行。我國可開采礦井中大部分的軟巖結(jié)構(gòu)對支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求，為解決復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道開采的問題，加強(qiáng)對復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道支護(hù)技術(shù)的研究。

1 礦產(chǎn)巷道掘進(jìn)支護(hù)中常見問題

1.1 作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，支護(hù)設(shè)備陳舊

礦山開采行業(yè)是高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)之一，礦山巷道位于地下，在開采過程中，逐漸擴(kuò)大了巷道的開采范圍，能源開采過程中的支護(hù)技術(shù)不完善，加上目前多數(shù)礦企需要更新掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備，但部分礦山仍然存在掘進(jìn)設(shè)備落后的情況，受技術(shù)的約束，資源開采掘進(jìn)開采的綜合水平有待進(jìn)一步提高。

1.2 巷道結(jié)構(gòu)不完善，工作流程混亂

資源開采過程的流程和步驟設(shè)計(jì)的流程和環(huán)節(jié)都是需要密切配合的，礦山開采過程中使用的懸臂式挖掘機(jī)，開采過程包括資源挖掘、人工錨固及空中作業(yè)等，但在實(shí)際操作過程中，礦山企業(yè)缺乏這些流程和相應(yīng)的支護(hù)措施，阻礙了能源開采效率的提高；在巷道的設(shè)計(jì)過程中，傳統(tǒng)的開采技術(shù)多數(shù)為單一巷道，單一的巷道模式單一的支護(hù)技術(shù)，無法滿足目前多樣化的巷道和技術(shù)，阻礙礦山開采技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件軟巖巷道變形的原因

復(fù)雜地質(zhì)條件下的支護(hù)技術(shù)多為軟巖的支護(hù)技術(shù)研究，軟巖是一種具有松脆及風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重的巖石，具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，當(dāng)開采過程中遇到軟巖巷道，首選的是要加強(qiáng)對軟巖巷道的支護(hù)問題，軟巖巷道存在易變性和支護(hù)難的問題；盡管國際上多數(shù)國際對軟巖的巷道支護(hù)提出較多的技術(shù)和措施，但支護(hù)方式在一定程度上存在一定的局限性，不能從根本上解決高應(yīng)力下軟巖的支護(hù)問題。目前我國的軟巖巷道技術(shù)主要是錨索支護(hù)技術(shù)，該技術(shù)可以深入巷道內(nèi)部進(jìn)行支護(hù)，更好的控制圍巖的穩(wěn)定性。

受高應(yīng)力所用的軟巖巷道是發(fā)生變形的主要原因之一，巷道兩邊的發(fā)生位移或頂板下沉都容易發(fā)生巷道斷面的問題，巷道底板的問題容易影響頂板的穩(wěn)定性；從底板的受力來看，巷道底板位置處于未支護(hù)狀態(tài)時(shí)，巷道的不斷挖掘會卸載原本作用于底板巖層的垂直應(yīng)力，導(dǎo)致巷道發(fā)生變形現(xiàn)象；當(dāng)巷道處于斜交狀態(tài)時(shí)，巷道頂板會破壞另一邊的巷道，從而導(dǎo)致底板破壞的現(xiàn)象發(fā)生。發(fā)生底鼓后，巷道巖體周圍發(fā)生膨脹或軟化現(xiàn)象，降低巖石的強(qiáng)度，發(fā)生巷道變形或坍塌現(xiàn)象。

3 巷道支護(hù)方式的選擇及應(yīng)對措施分析

（1）巷道支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵

巷道支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵是所使用的技術(shù)能否有效控制軟巖的變形或坍塌；通過利用錨桿技術(shù)在圍巖受損時(shí)采用錨固技術(shù)支撐，來降低圍巖處于錨固力低的問題，實(shí)現(xiàn)錨固力保障錨桿的實(shí)際工作和自身承載能力，當(dāng)巖石發(fā)生較大變形之前就可以充分發(fā)揮對頂板巖層的支護(hù)能力。軟巖具有穩(wěn)定性差、容易膨脹等特點(diǎn)，在進(jìn)行軟巖巷道的挖掘時(shí)容易出現(xiàn)較大變形，部分國家采用新奧法解決支護(hù)困難的問題，多數(shù)國家采用金屬支架技術(shù)解決軟巖巷道支護(hù)問題，但傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)和理論無法滿足軟巖技術(shù)的需求，因此越來越多的新型支護(hù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

（2）全金屬型和U型支護(hù)技術(shù)

全金屬型支護(hù)技術(shù)主要分為全封閉金屬支架支護(hù)和現(xiàn)澆混凝土支護(hù)技術(shù)等，在處理巷道圍巖應(yīng)力和支護(hù)體變形之間，全金屬型支護(hù)技術(shù)無法滿足該問題，金屬支護(hù)只可以對巷道圍巖提供一定強(qiáng)度的支護(hù)，但并不是適合變形情況較大的軟巖巷道支護(hù)。

U型支護(hù)技術(shù)要求金屬支架有很強(qiáng)的可伸縮性，可以充分抵抗高應(yīng)力，同時(shí)充分發(fā)揮支護(hù)作用。為滿足高支撐和可伸縮的特點(diǎn)，我國的軟巖巷道支護(hù)方式多采用結(jié)構(gòu)簡單、承載能力強(qiáng)的可伸縮性U型，但U型只能在圍巖變形后發(fā)揮支撐作用，因?yàn)榇嬖谝欢ǖ娜毕荨?/p>

（3）錨桿支護(hù)技術(shù)和聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)為主動支護(hù)技術(shù)的一種，不是所有錨桿技術(shù)都是主動支護(hù)，區(qū)分主動和被動支護(hù)的關(guān)鍵在于支護(hù)體的安裝，安裝錨桿支護(hù)時(shí)，給錨桿施加足夠應(yīng)力，減小錨桿下滑的可能，提高圍巖的穩(wěn)定力，達(dá)到支護(hù)的目的。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)是采用不同性能的單一組合方式，講支護(hù)技術(shù)組合在一起，當(dāng)軟巖巷道處于極為支護(hù)難的狀態(tài)時(shí)，聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可以從外改變圍巖的受壓能力，控制圍巖變形，從內(nèi)部增強(qiáng)圍巖體自身硬度，提高承載能力，隨著支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)，結(jié)合錨桿和錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，不斷提高自身適應(yīng)高應(yīng)力的壓力，提高聯(lián)合支護(hù)體的承載能力。

（4）在支護(hù)材料的選擇方面，傳統(tǒng)的錨桿技術(shù)具有加工粗糙和強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，通過人工分布錨桿，無法保證錨桿的質(zhì)量，難以形成主動支護(hù)。當(dāng)錨桿選擇不合適時(shí)容易導(dǎo)致難以控制巖體的變形，尤其在復(fù)雜地質(zhì)條件下的錨桿支護(hù)容易失效。

因此無論性能方面還是加工方面，都對錨桿支護(hù)技術(shù)的材料選擇提出更高的要求，采用錨桿支護(hù)直接材料比金屬支架投入少，支護(hù)效果逐漸增加，特別在巷道變形后通過注漿加固方式提高破碎圍巖的強(qiáng)度，加上二次加固運(yùn)用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，可以更好的穩(wěn)定圍巖，控制軟巖的變形范圍，達(dá)到顯著的支護(hù)效果。

4 結(jié)語

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦企的發(fā)展也得到全面的提高，在提高能源產(chǎn)量的同時(shí)，加強(qiáng)對開采技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，將安全生產(chǎn)放在第一位，支護(hù)技術(shù)繁多，通過對巷道圍巖的特征進(jìn)行研究總結(jié)，合理選擇支護(hù)材料和支護(hù)參數(shù)，運(yùn)用先進(jìn)支護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮支護(hù)體的支撐和承載作用，有效解決復(fù)雜地質(zhì)條件下支護(hù)困難的問題，為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。加強(qiáng)完善支護(hù)技術(shù)和支護(hù)流程，減少礦井生產(chǎn)中的安全風(fēng)險(xiǎn)，在未來的實(shí)踐中不斷探索，保障井下作業(yè)的安全順利進(jìn)行。