金属矿山巷道支护综述

金属矿山巷道支护综述

田超

中条山集团篦子沟矿业有限公司生产技术部 山西 运城 043700

摘要：随着我国金属矿山的发展，地下建筑已成为金属矿山的发展趋势。国内外对采石场的破坏和保护，传统的方法是对轨道进行加载，用混凝土加固厚壁，以保护道路的松散墙体，利用沉淀物的强度来稳定围岩。

关键词：金属矿产；深部开采；矿压控制；支护技术；

1. 前言

随着国内对矿产需求的增加，露天矿和深部矿产的进一步开发产生了“三重干扰”，本文在总结分析矿山保护理论和方法的基础上，提出了联合开采“信息化建设与设计”的保护方法和理念。

2、国内外矿山加固理论

2.1国外研究理论

最实用、最进步的理论包括：

2.1.1新奥法理论

新奥法与传统施工的区别：传统施工方法认为围岩是一种荷载，对松散围岩采用厚壁混凝土支护。围岩是一种支护机制。它构筑了一个薄壁、柔性、靠近围岩的结构（以喷射混凝土和锚杆为主要手段），使围岩和支护结构成为压力的支撑，最大限度地保持围岩的稳定，不发生松动和破坏。运载部分轨道。因此，应尽可能地进行全张拉，以减少轨道上围岩的张拉扰动。为了保证围岩的完整性，采取了辐射等措施降低围岩的振动。同时，应注意保证轨道的平整度，避免应力集中。新奥法将螺栓、喷射混凝土合理组合，金属格架和拱体形成相对较薄的衬砌层，使喷射混凝土层与围岩紧密结合，形成围岩与支护体系，以获得两部分的联合变形，最大限度地提高围岩的承载力。

为保护轨道围岩的承载能力：轨道开挖后，新奥法采取了防渗层施工、线路排水、支护自由变形、轨道开挖后及时支护和封闭围岩等多项措施，等来保护轨道围岩的承载能力，将围岩的干扰控制在最小范围内，加固围岩，提高围岩的强度，使其与人工支护结构同时承受轨道的压力。

2.1.2变形控制理论

变形控制理论是由日本科学家提出的。假定沉积岩的变形量随防护结构的增加而减小，而允许变形量随防护结构的增加而增大；而沉积岩的变形在允许范围内，可以通过附加的保护装置很容易地控制。

2.1.3能量转矩理论

支护结构与沉积岩相互作用。在变形过程中，泥沙释放一定的能量，支护结构吸收一定的能量，但总能量不变，支护结构可以利用支护结构的特点，这一理论强调了自动适应和保护的重要性，体现了刚度与柔性相结合在防护过程中的重要性，对实际施工具有一定的指导意义。

2.2内部研究理论

与传统的U形木螺钉和钢制夹具相比，螺栓保护更有效，是一种积极的发展方向。由于对资源的巨大需求和国家科研的贡献，到目前为止，我们的支撑理论已经形成了许多观点。支持以下基本理论：

2.2.1. 变波原理与系统开发

从理论上讲，沉积岩的破坏是由于应力超过岩石的强度极限，导致张力的分布，应力降低，应力降低，达到自持平衡。假设泥沙具有一定的自主权，需要有针对性地进行防御。

2.2.2联合支护理论

冯宇、陆家良、郑玉田在新奥法综合支护技术的基础上，提出了“联合支护技术”。根据这一理论，强调软岩公路的刚度是不合理的，软岩公路是由软变硬的，基于这一理论，有锚索支护、锚杆支护、锚碇支护等多种联合支护方法。

2.2.3.喷锚彩色支护理论

郑玉田教授和朱晓佳教授代表了组合理论的科学家，提出了锚弧板理论。当压力释放到一定程度时，应坚决抵抗，即组合载体理论的刚性支护形式为“钢-混凝土弧形板”，对围岩进入隧道的位移应严格限制和支护^[1]。

2.2.4关键部位组合支撑理论

何满超教授提出的关键部位耦合理论认为，支撑体与围岩之间的强度、刚度和结构脱节是导致线路支护失效的主要原因。复杂线路的支护应分为柔性工作平台支护和关键部位支护两部分，该理论考虑了支护时机，将支护视为一个系统工程。同时也体现了刚性支承和柔性支承的思想。

2.2.5围岩无岩区理论

董方宁教授等人提出的围岩松动圈理论，最重要的一点是每一条裸眼巷道的围岩松动圈都接近于零。该线围岩虽为弹塑性变形，但无需支护。收敛变形越大，支护难度越大，因此支护有助于避免围岩自由区发育过程中的有害变形，目前理论广泛，围岩自由区检测技术不断完善。

3、目前山区铁路常用的运输技术

3.1 U型伸缩钢支架

锚杆加固方法和方法被认为是地下工程加固技术的两大成果，钢筋的形状和尺寸不断得到改进和优化。该保护技术满足了钢材的质量和整体负荷稳定性、高强度和高张力的要求。只有达到标准，才能充分利用U型梁的特性。扣件也是后墙施工中提高钢轨扣件强度的一个重要环节，为了保证及时有效地对岩石进行防护，必须慎用这项技术。

3.2螺栓固定技术

锚杆支护技术广泛应用于煤矿等领域，作为巷道和地下结构加固的主要形式，随着开采的深入，保护生产已成为一项艰巨的任务。螺栓技术的发展和应用越来越受到人们的重视，但随着社会的发展，螺栓技术在我国取得了快速的发展和许多良好的成果，锚杆密度大，安装速度慢，远远落后于开挖速度。

3.3锚索固定方法

从保持电压过渡到稳定基础设施是一种主动保护模式。它能传递更多的电压，锚索的长度是锚杆长度的3-5倍，近几年来在国内外得到了迅速而广泛的发展，这使得锚固、排水和发电技术得到了丰富和发展^[3]。

3.4喷射混凝土技术

混凝土采用压缩空气或其他动力装置喷射，混凝土混合料按一定比例通过管道输送至喷嘴。混凝土的垂直喷射速度为60-80n/s，这是一种特殊的混凝土施工方法，混凝土可以是其中之一，但也必须与螺栓紧密相连。也就是说，它广泛用于混凝土浇筑，地质条件十分发育，突发性的水岩现象需要因地制宜采取有效的综合治理措施。

3.5其他配套技术

由于地下巷道条件的复杂性，特别是在深厚软岩条件下，根据一般防护理论^[4]。

4. 一般保护方法的评估

4.1螺栓支撑

锚定支护在矿山应用已久。在淤泥条件较差的情况下，提高了锚固的强度和效率，通常采用锚杆加固扣件，特别是在巷道交叉口，由于开采难度大，通常采用锚杆柱作为原支护，结合悬臂梁理论、跨缩理论，弹塑性支护理论、淤泥松动带理论等，对巷道支护的设计和施工有一定的指导作用，但大多是基于一定的假设和一定的范围^[5]。

4.2锚保护

张拉锚索是将钢索埋入预张拉层，将主体结构的保护张力传递到深层稳定层的一种技术。锁定时，锚索上的压力对支撑结构施加压力。通过对沉淀物的预张拉，提高了岩石的内部强度和强度，提高了沉淀物岩石的稳定性。这是一种积极支持，具有监测积极性高、施工速度快、灵活性强等特点。

4.3螺栓绳支架

锚柱的本质是锚柱作用区内锚柱与土体的相互作用。为了充分体现锚柱的保护作用，本文阐述了不同条件下的交叉保护原理，锚碇的核心是采用张拉锚索对岩石进行加固，大大增加了岩石上的荷载，增加了岩石的独立性，确保岩石的稳定性和保护系统的整体稳定性。

4.4. 浇注锚定混凝土

快速掘进技术在加固技术中应用已久。根据技术地质条件和沉积岩的稳定性、岩石阻力的检测和改善情况，根据经验或规范表，确定加固轨道所采用的快速掘进技术和锚杆防喷器的参数作为测量依据。但是，在岩石稳定性分类和影响因素分析的各个阶段都存在不确定性和非线性因素，因此采用神经网络对岩石进行分类，减少了人为因素的不确定性，使保护参数的确定更加精确^[6]。

5、结束语

发展金属矿山是我国原材料发展的必然趋势。目前的提升程序无法保证线路加固的安全性，如岩石的稳定性和开采的社会经济效益，考虑到不确定性和岩石尺寸结构是否能得到保证，建议在线路加固中采用螺栓、网罩等组合加固方法，螺栓、网片加固问题将更加复杂。

参考文献

[1] 张雷. 金属矿山深部开采应力变化与巷道支护方法研究[J]. 世界有色金属, 2019, 000(012):25,27.

[2] 张明新, 陈广瑞, 刘金涛. 某金属地下矿山灰岩破碎巷道支护方案比选[J]. 世界有色金属, 2019, No.530(14):220-221.

[3] 冷建民, 吴大伟, 王楠,等. 三山岛金矿深部巷道围岩破坏机理及支护参数优化[J]. 金属矿山, 2019(6):45-50.

[4] 陈建新, 胡亚飞, 汪凤伟,等. 机械化矿山高应力软岩巷道支护实践[J]. 有色金属(矿山部分), 2020(3).

[5] 李晓飞、孟祥凯、赵兴东. 深部蚀变岩型巷道锚杆锚索联合支护应用研究[J]. 金属矿山, 2020, No.534(12):94-98.

[6] 林健云, 左宇军, 王浩,等. 回采巷道金属支架变形失稳分析[J]. 矿业研究与开发, 2019(4):97-100.