地下铜矿破碎围岩巷道支护技术应用分析

2018-01-30张振平谭崇明

世界有色金属 2018年18期

张振平，谭崇明

（江西铜业股份有限公司武山铜矿,江西瑞昌 332200）

为提高铜矿开采的生产效率，在开采过程中，先进的现代化技术显得尤为重要，目前应用较为广泛的巷道支护技术为木支护、钢型支护和锚杆支护等技术，但在目前的巷道支护技术中，仍然存在一定的问题，在开采过程中，随着开采深度的不断增加，巷道支护难的问题时有发生，加上我国的巷道开采多处于破碎和软岩围岩状态下，增加了支护的难度，对支护技术提出了更高的要求，因此要充分发挥支护技术的重要意义，提高围岩的稳定性是矿井巷道支护的关键。

1 破碎围岩形成原因及原理

随着矿产资源需求量的不断增加，铜矿开采深度也不断增加，不同地质层的条件各不相同，受井下围岩和高应力的影响，容易发生工作层围岩的顶板松动情况，加上水文地质条件等危害，对铜矿的支护技术有更高的要求，在作业过程中，当顶板受到挤压变形容易导致顶板岩石的破裂，形成破碎围岩而发生脱落情况，当形成这种顶板时，技术人员要加强对破碎围岩的支护技术支撑；另一方面，从底板岩石受力情况来看，顶板处于为支护状态，底板也容易发生的底鼓，进而导致巷道内部的变形。

针对顶板破碎和围岩松散的巷道，多数开采企业采用架棚支护方式，该方式单纯采用架棚支护，成本高且劳动强度大，根据实际操作情况来看，该种支护方式未取得良好的支护效果，破碎围岩层的支护方式存在材料消耗大、施工困难和安全隐患大等问题，因此提出不同的支护理论，在开采前，开采过程中受重力和高应力的影响，围岩沿着不同的方向垂直变形，开采过程中，原始的平衡力遭到破坏，将重新分布在不同的岩层，导致岩层两端在重应力的影响下，顶板出现弯曲变形的情况。

巷道的支护理论众多，主要分为围岩强度强化理论、新奥法支护理论、松动圈支护理论和联合支护理论等，在开采过程中采用较多的是围岩强度强化理论和新奥法支护理论，围岩强度强化理论以巷道锚杆支护为基础，通过锚杆支护技术，增加围岩的承载能力，加固锚固区域的岩石，针对存在破碎或软岩变形情况严重的巷道进行支护，多数应用于开采的深部巷道中。

2 巷道主要支护类型的选择

（1）巷道支护技术众多。锚杆支护技术经济实用、防护性强，在锚杆支护初期，支护强度可选择较低，随着技术的引进，从低强度逐渐向高强度发展，有效控制围岩出现的破碎和变形情况，通过对破碎围岩进行支护，加强对锚杆支护技术的应用，有效控制围岩发生破裂的可能。

（2）U型钢可伸缩性支护技术。巷道在受到高应力影响发生变形后，利用U型钢的可伸缩性特点，对围岩膨胀情况设定相应的支护技术，以实用围岩破碎范围较大的软岩巷道中，U型钢可伸缩性支架具有结构简单、承载能力大的特点，在变形严重的巷道中实用较为广泛，但U型钢支护技术无法适用于支护初期，无法有效控制围岩的变形。

（3）锚杆支护技术。锚杆支护技术具有成本低和提高围岩自身强度的优点，在破碎的巷道中是一种主动支护技术，可以提高围岩的预紧力，提高围岩自身的承载能力，尽管在巷道变形后会有多种支护方式出现，但以锚杆支护为主要支护方式。

（4）联合支护。联合支护方式是一种在软岩状态下且破碎围岩情况严重的困难环境中的支护技术，通过多年的分析总结，破碎围岩巷道的联合支护技术集U型钢支护和工字型支护技术一体，既可以充分发挥U型钢的可伸缩性，又可以改变围岩之间的相互作用力，从而达到联合支护的目的

（5）“短锚+轻架”支护理论。“短锚+轻架”支护理论是一种新型支护方式，与其他传统的支护方式不同的是，锚杆与棚架支护技术可以在充分发挥作用的同时相互作用，相互提高彼此的承载力，短锚杆支护可以增加棚架的数量，这在很大程度上可以提高棚架的稳定性和自身承载能力，锚杆对顶部的棚樑提供应力，相当于给棚架提供支点，减少棚架之间的距离，提高了棚架的稳定性。

3 铜矿巷道支护技术应用问题及改进措施

在开采过程中，巷道的围岩应力会分布在顶板周围，支护体需要承受较大的压力，尽管支护体可以有效的设计支护方式，但对港道的掌握较难，在大强度的影响下，会发生严重变形；对破碎的软岩巷道来说，岩石的膨胀受高应力的影响，在巷道破碎严重的位置容易发生变形或松动，降低支护的效果。

开采巷道过程中，需要合理的设计巷道的布局和稳定性，布置要在应力环境较好的区域，在对巷道的断面和破碎岩石的支护方面，要根据巷道内部的具体情况制定相应的措施，对准备开采的巷道进行喷浆处理，并封闭巷道，既可以延长巷道的年限，又可以减少返修次数；破碎软岩巷道受水文地质和矿山压力等的影响，导致岩层表面不同情况的破碎，支护采用的锚杆支护、注浆支护等方式在各种外力的影响下，时间长了会表现出不同的变形特性，单纯的锚杆支护会降低初始锚固力，锚杆的外端露在外面，更加增加了围岩受压变形破碎的情况。因此针对破碎巷道存在的诸多问题，可以采用二次支护方式，增强支护体自身的强度，增加巷道的稳定性，提高围岩的承载能力，从巷道整体利用锚杆支护加固周围的膨胀区域，强化围岩的约束力，在实际操作过程中，锚杆支护和锚固技术难以控制巷道的变形，因此在二次支护的同时增加注浆加固方式，提高对围岩的支护。