鐵礦復雜地質地段巷道支護工程的實踐分析

艾孜買提·買買提

（富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司，新疆 阿勒泰 836100）

礦產資源開采期間經常要對礦山中的巷道進行支護，巷道支護方法從起初的棚式支架支護經過一段時間發(fā)展，逐漸發(fā)生成為了錨噴網支護，通過合理的支護方法，確保礦產資源的順利開采。鐵礦資源開采期間，隨著開采深度的增加，圍巖結構會變得更加復雜，巷道會發(fā)生圍巖破碎，以及形變量較大問題，這都加大了的成巷難度，因此，在實際開采期間，采用聯(lián)合支護技術，從而確保開采作業(yè)的順利進行。

1 巷道支護的意義

鐵礦資源開采經常會遇到復雜地段，在復雜地段進行鐵礦開采期間，要建設大量巷道，通過對巷道支護進行應用，對于保證圍巖穩(wěn)定，確保巷道暢通，保證鐵礦開采來說意義重大。

針對巷道進行支護目的就是減少和緩和圍巖移動，開采期間，巷道斷面過度縮小，并且可以對破壞和離散的圍巖冒落進行防治[1]。巷道支護效果會受多方面因素影響，支架自身的支撐力，支架力學性質、圍巖自身的性質、支架的按時的時間長短、安設密度等各項都是影響因素，在巷道支護上，要對每一項因素進行全面分析，在充分開了巷道工程具體情況的基礎上，采取合理方式，進行巷道支護工程，提升工程質量，進而為鐵礦開采作業(yè)的順利進行提供支持[2]。

一般老說，為了確保巷道支架能夠起到調節(jié)圍巖變形，以及控制圍巖變形的作用，支架安裝要在圍巖松動，圍巖遭受破壞前進行，從而圍巖具有自承力基礎上，讓支架與圍巖能夠共同承擔，并不是在圍巖遭受破壞、松散，以及失去承載力的情況下，再利用支架承受冒落巖石重量[3]。簡單來說，要充分發(fā)揮支架與圍巖作用，使兩者相互制約，相互配合，共同承載，進而保證鐵礦開采作業(yè)的順利進行，提高鐵礦開采企業(yè)經濟效益，避免在開采期間發(fā)生安全事故，造成人員傷亡。

2 鐵礦礦區(qū)圍巖工程地質情況分析

2.1 工程地質概況

某鐵礦氧化帶為褐鐵礦，礦區(qū)的深度約為118m，在對鐵礦資源進行開采期間，采取了露天方式完成相應的開采作業(yè)，鐵礦區(qū)的氧化帶下為原生礦為菱鐵礦，針對這部分鐵礦資源，在開采期間，采取地下方式進行開采。

對鐵礦礦區(qū)情況進行觀察可以發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內存的斷裂破碎、褶皺帶較發(fā)育，一共存在三條斷裂帶，以及次生斷裂帶。對鐵礦區(qū)所在區(qū)域的地下情況進行分析，不難發(fā)現(xiàn)，地下水類型為基巖裂隙水，裂隙水主要存在于大理巖、綠泥石石英片巖以及鐵礦層中，基巖裂隙水會對鐵礦資源開采作業(yè)的進行造成了一定影響，因此，在實際開采期間，相關人員要的提高對該項內容的重視[4]。整個鐵礦受大斷裂影響，礦區(qū)內的部分地段斷裂隙發(fā)育，裂隙深度主要集中在48m～320m。同時，經過長期的發(fā)展，在鐵礦區(qū)范圍內，在鐵礦和大理巖中都形成了溶蝕孔洞，因為礦區(qū)內存在孔洞和裂隙，一旦發(fā)生降雨，水分會滲入到礦區(qū)內部，最終也就轉變成了基巖裂隙水[5]。

2.2 礦區(qū)內地質特征

針對礦區(qū)，采取現(xiàn)場鉆孔方式對礦區(qū)地質情況進行全面調查，礦層底板RQ的（巖石質量指標)統(tǒng)計結果集中在42%～91%，其平均值為62%。鐵礦礦區(qū)內的綠泥石石英片巖中，長期構造剝蝕作用影響，礦區(qū)內的片理、層理、斷裂等各種構造裂隙發(fā)育，大量的泥土對裂隙進行填充，這就使礦區(qū)內的裂隙呈閉合狀態(tài)[6]。結構面的角度主要集中在28°～42°之間，結構面與礦體的傾向，以及走向都一致。

2.3 礦區(qū)內地下水的特征

指派專人對礦區(qū)內地下水情況進行調查，調查結果表明，依據(jù)礦區(qū)內含水量差別，一共將圍巖分以下幾種類型。

2.3.1 含水量極小地段

該地段圍巖并未受大斷裂等各種不同類型的構造，圍巖十分完整，沒有基巖裂隙水，圍巖始終都保持干燥狀態(tài)，沒有受到水的侵蝕與破壞[7]。

2.3.2 含水量較小地段

大斷裂等構造對該段的圍巖造成的影響較小，圍巖具有較好的整體性，基巖裂隙水較少，裂隙水會對圍巖結構的強度造成一定影響。

2.3.3 含水量較大地段

大斷裂對該段圍巖造成影響，這一影響會導致圍巖出形成0.6m～2.8m破碎帶，進行掘進作業(yè)時，工作面會涌出大量的水，涌水量會大于4.8m3/h，涌水初始階段，水壓大，進行挖掘作業(yè)后，水壓會不斷減少，涌水長期存在，并未發(fā)生干涸，裂隙水會導致圍巖強度遭受破壞，圍巖強度不斷降低，部分圍巖受水侵蝕后，圍巖將會便成為松巖體，這會對鐵礦后續(xù)開采作業(yè)的進行造成不良影響，甚至會引發(fā)安全事故[8]。

2.3.4 含水量大且破碎地段

大斷裂會對圍巖造成嚴重破壞，會形成的2.8m～10.2m破碎帶，掘進作業(yè)開展期間，在掘進面用數(shù)量會超過的21m3/h，掘進初期，水壓很大，涌水長期存在，并未干涸，在破碎帶上存在大量的巖石軟化呈松散體，在鐵礦開采期間，采取正常方式無法完成鐵礦開采。

2.4 圍巖地質力學分類

對圍巖工程地質情況進行全面調查，做好相應分析工作，依據(jù)巖體地質力學分類標準，對礦區(qū)內的圍巖進行劃分，通過分析結果能夠斷定，礦區(qū)圍巖質量主要受巖體質量指標、地下水、非連續(xù)面條件等各項因素影響，造成這一現(xiàn)象的主要原因是綠泥石石英片巖水敏特性十分突出，這會對圍巖工程性質產生直接影響，鐵礦區(qū)內圍巖一共分為四類，分別為很差、較差、一般、較好[9]。

3 復雜地質地段巷道支護方案分析

3.1 Ⅱ類圍巖巷道支護

針對鐵礦中的Ⅱ類圍巖中，圍巖較為完整，沒有基巖裂隙水，在實際作業(yè)期間可以采用噴錨支護類型，采用螺紋鋼錨桿，因為錨固劑在實際應用期間具有較好的工程性能，因此，在實際施工期間，將錨固劑作為錨桿粘結劑，采用錨桿的長度為2100mm，每一排設置了的8根錨桿，錨桿之間的間距大小在750mm～850mm，單排間距大小為1050mm，在工程施工期間，要進行混凝土噴射，為了確保工程整體質量，保證鐵礦開采作業(yè)的順利進行，應當將噴射混凝土厚度控制在52mm。

3.2 Ⅲ類圍巖巷道支護

Ⅲ類圍巖受斷裂的影響較小，圍巖整體結構基本完整，在圍巖中會有燒煉基巖裂隙水，進行一段時間開挖，裂隙水會干涸。圍巖中的斷面為圓弧形，針對各類型的圍巖，在施工中，采取噴錨支護。采用螺紋鋼錨桿，將錨固劑作為錨桿粘結劑，采用錨桿的長度為2100mm，每一排設置了的8根錨桿，錨桿之間的間距大小在750mm～850mm，單排間距大小為1050mm，噴射的混凝土厚度為105mm。

3.3 Ⅳ類圍巖巷道支護

斷裂會對Ⅳ類圍巖造成較大影響，這會在圍巖中會出現(xiàn)破碎帶，這破碎帶會存在一定厚度，這會出現(xiàn)較大的用水量。圍巖斷面為圓弧拱，采用噴錨網支護類型，將錨固劑作為錨桿粘結劑，采用錨桿的長度為2100mm，每一排一共設置了的8根錨桿，錨桿之間的間距大小在750mm～850mm，單排間距大小為1050mm，噴射混凝土厚度為105mm，利用鋼筋網對圍巖進行加固，采用的網度的大小為220mm×220mm。在巷道支護期間，若巖層中的涌水長期存在，未發(fā)生干涸現(xiàn)象，此時，要采用超前預注漿堵水方式進行施工，在實際施工期間，為了確保巷道支護能夠滿足應用鐵礦開采區(qū)間，要將純水泥作為注漿材料，對于采用低水泥的質量要進行檢查，確保采用的水泥質量能夠達到要求標準，并且，要對水泥的性能進行檢測，確保水泥未發(fā)生變質，才能對其進行應用[10]。針對質量存在問題的水泥，要將其運輸?shù)焦こ淌┕がF(xiàn)場外，避免發(fā)生誤用，影響巷道支護工程質量。

3.4 Ⅴ類圍巖巷道支護

鐵礦山建設期間，涌水量很多大的Ⅴ類型圍巖一共就遇到了三次。在礦山中，大斷裂對圍巖結構造成了較大影響，這一影響的存在會到導致開挖作業(yè)無法采取正常方法進行，在作業(yè)開展期間，這不僅會對開采的作業(yè)的進度造成不良影響，而且可能會引發(fā)安全事故，這會造成巨大經濟損失，甚至會造成人員傷亡。在實際施工期間，采取加密外徑注漿施工，將水泥作為注漿作業(yè)中的主要材料，加密注漿施工能夠起到超前支護作用，同時，也可以起到堵水作用。完成加密注漿作業(yè)后，施工人員依據(jù)鐵礦山具體情況，最終決定采用短掘快支方式進行施工，掘進進尺深度要控制在0.9m～1.1m，快速完成支護。采取型鋼鋼架初期支護、鋼筋混凝土砌筑二次支護聯(lián)合方法完成支護作業(yè)；巷道支護初期階段，利用U形可塑性支架進行支護，支護之間的間距大小要控制在0.6m～1.2m，底部施工鎖腳錨桿；依據(jù)工程施工現(xiàn)場間距的具體情況，開展二次鋼筋混土砌筑支護，為了保證巷道支護工程質量能夠達到要求，滿足鐵礦開采作業(yè)需求，要對砌筑厚度進行控制，厚度要達到260mm。

4 支護方案在復雜地段巷道支護工程中的具體應用

鐵礦礦山的地質條件十分復雜，在對礦山的實際情況進行全面分析之后，制定礦支護方案，礦山建設期間加強了地質編錄作業(yè)，依據(jù)礦山地報告內容，以及施工地段的具體情況，針對未施工地段的具體地質情況進行適當判斷，在礦山開采作業(yè)期間，適時準備巷道支護工程作業(yè)開展中需要的施工人員、各項材料、機械設備等，準備好各項內容，將各項內容都應用到了工程中，這一方面加快了巷道支護施工進度，另一方面也降低了工程的整體施工成本。礦山巷道工程從2015年4月份開始應用，直到2017年12月工程竣工，礦山巷道支護在長期應用效果良好，巷道中支護被為遭受破壞，同時，在鐵礦開采期間，礦山中涌水量降低了約22%，支護效果良好，為鐵礦的開采提供了強有力的支持。

5 結語

鐵礦開采期間，為了確保礦區(qū)開采作業(yè)時，要對礦區(qū)工程的具體情進行全面調查，并且要做好相應的分析工作。通過對礦區(qū)工程地質的具體情況進行調查可以發(fā)現(xiàn)，巖體質量指標、地下水、非連續(xù)面條件各項因素都會對礦山圍巖穩(wěn)定性造成直接影響。而從實際情況來看，每一項因素對礦山圍巖造成不良影響，并且具體影響也會由于影響因素的不同而有所差異，為了確保最終制定支護方案合理性，要對各項影響因素進行分析。

在對實際問題分析期間，依據(jù)巖體地質力學分類法，將鐵礦區(qū)內的圍巖進行劃分，圍巖一共分為四種類型，針對每一種類型的圍巖，要依據(jù)實際情況，制定具有針對性的支護方案，將支護方案應用到巷道支護中，保證最終建設的巷道能夠滿足鐵礦開采需求。施工現(xiàn)場情況表明，通過對支護方案進行應用，能夠保證巷道在應用期間的整體穩(wěn)定性，并且能夠減少坑道內的涌水量，涌水量降低了約22%。