金属矿山深部开采应力变化与巷道支护方法研究

2019-02-10张雷

世界有色金属 2019年12期

张雷

（吉林天池矿业股份有限公司，吉林延吉 133500）

我国在进行金属矿山的深部开采时，主要是通过巷道进行开采，因此，矿山中巷道的支护非常的重要，关系着采矿人员的生命安全，同时也是提高采矿效率的重要保障，而我国的大部分开通的巷道主要是由软岩所构成，而软岩的岩层结构对于巷道来说，其稳定性较差，非常容易变形，这就会使得矿山巷道容易出现坍塌的现象，而巷道的坍塌严重的影响矿山开采的经济效益，更严重的会伤害到工作人员的生命，因此，巷道的有效支护，可以促进矿山开采的进度，保障开采人员的生命安全，使矿山开采能够顺利进行，因此，本文需要对巷道的支护方法进行详细的研究，使支护方法能够更加的科学、合理、安全，给金属矿山的开采提供更大的保障。

1 巷道的支护原理

我们通过对金属矿山的巷道支护工作的研究和分析，了解到矿山的支护方式分为两种，一种是被动的支护，这种支护方式包括砌暄支护、木支架、钢支护等，而这种支护方式的主要特点是，它在受到外界作用力时，不能随着作用力的挤压而发生结构上的变化，使得支护强度与巷道的对支护力量的需求不一致[1]。而另一种则是主动支护，主动支护主要包括锚杆、锚喷、锚索、锚网喷等等，这种支护方式的特点就是能够利用对外围岩层结构辅助自身的支撑，也就是通过外围结构的形态提高自身的抗压力性能，然后将外围岩层结构的高度作为依托，同时依靠岩层机构的承载能力，从而使外围结构和巷道框架形成一个整体，提升支护能力。而还有一种支护形式就是锚注支护形式，具体的特点就是通过主动支护的辅助，形成一种综合的混支护形式。由于我国的软岩结构大部分是较为复杂的，因此，在遭受到长时间的外界压力后，单一的支护无法使巷道不变形，因此，我们就需要详细研究，在选择支护形式的时候可以选择合理的、科学的，将不同的支护形式综合在一起，提高巷道的支撑性能[2]。

2 金属矿山深部开采中巷道支护所存在的问题

由于我国人口众多，因此对资源的使用率也非常的高，使得我国对矿山的开采程度越来越大，使得对矿山的开采深度也不断地增加，因此对矿山的巷道的支护就非常的重要，但是随着巷道支护的发展，我们也发现了很多巷道支护所存在的问题，比如：矿山巷道的掘进技术效率较低，无法满足矿山巷道的建设需求。其次，由于矿山巷道的建筑及其不易，因此对周边环境的要求非常的高，在建设过程中就会对周边环境造成一定的危害，对我国的生态建设存在一定的影响。且由于巷道的支护因各种不同的因素会导致坍塌等现象，这种情况严重影响了工作人员的生命安全，同时巷道的坍塌也会降低矿山开采的效率，造成经济上的损失。同时，目前来看我国在矿山支护的软岩支护技术上还有些落后，矿山开采时使用的设备和工具在精度上也较为落后，就比如使用的端部锚固是树脂型的锚杆，这种技术是较为传统的技术，较为的落后，无法适应复杂的开采环境。通过以上的分析，巷道支护中存在着很多的问题，会影响到矿山的开采进度，损失一定的经济效益，甚至危害到工作人员的生命安全。

3 解决矿山巷道支护中难题的措施

针对以上问题，想要解决矿山巷道支护中所存在的问题，首先就需要企业对提高矿山掘进技术的重视，然后引进先进的技术和设备，从而提高开采过程中的掘进效率，且开发出最为安全的掘进支护技术，使巷道的建设能够更加安全、有保障，降低不必要的安全隐患。其次就需要对开采点进行详细的勘查，充分了解周边的环境，从而做出合理的开采方案，提高巷道的建设效率，且提高巷道支护的新能。

同时，想要使开采进行的更加顺利，在巷道开采过程中可以使用吊环式前探梁。最好选择二行金属件以及工字型金属件进行具体的制作，这种方式较为的稳定，通过前梁作为基础，使中间位置与巷道的中线保持一致，这样就可以确保吊环的强度和前探梁的强度一样，有助于提高工作效率。也可以使用单体液压的形式进行支护，必须对操作过程进行严格要求，确保支护材料要放在顶梁的中心位置，在工作人员进行放炮时，其他工作人员需要第一时间将顶梁挂号，然后将水平稍连接好，然后设置好单体液压支柱，确保单体液压支护和金属能够承并排状态，避免过程中出现漏顶的现象，降低施工难度。

4 如何选择巷道的支护方式

（1）巷道支护变形的原因。巷道支护过程中会受到外界的压力，而支护材料在受到外界压力后，自身会产生一种作用了，我们称它为应力，而在应力的作用下，巷道支护会存在一定的改变，从而使得巷道支护出现一定的问题。我们针对巷道支护出现变形现象的原因进行具体的分析，首先，巷道顶端若出现问题严重的会导致巷道的坍塌，如果是巷道的两边出现问题，则会使巷道出现变形、损毁等现象，而这些情况的出现就是受到了外界压力以及自身应力的相互影响所造成的，因此应力的变化使影响巷道支护性能的原因之一，也就是造成巷道支护变形的主要原因，想要使巷道支护能够更加的稳定，就需要选择合适的支护方式，通过合理、科学的支护，使因应力变化所造成的损失降到最低。

（2）对支护方式的选择。进行巷道支护时，可以选择多种支护方式以及不同的支护材料，那么较为传统的支护方式就是木支护，而由于木支架容易燃烧且并不能很好地重复使用，同时伴随着社会的发展，木支架渐渐被钢支架取缔，金属支架相对于木支架来说，在结构上较为的坚固，同时可以很好的防火防水，因此，巷道的支护常用到的就是钢支护，但是钢支护也存在着一定的弊端，就是它在搬运、装卸以及安装方面较为的困难，在部分特定地区可以使用。接下来对锚喷支护技术进行分析，锚杆支护技术是一种新型的支护方式，相对于其他的支护方式来说，在材料的结构上较为耐用、安全，且锚杆支护在进行施工时也较为的简单、方便，且劳动强度较低，是一种快速、有效的支护方式，但是其也有一定的弱点，那就是锚杆支护对于围岩的风化无法很好地预防，因此就需要对周边的围岩进行喷浆支护的方式，通过喷浆使锚杆的表面得到很好地保护，减缓它的风华速度，对锚杆支护起到巩固、辅助的效果，使支护达到最好的效果。