巷道快速掘进顶板支护技术的分析

庞坤宇

摘要：近年来，我国经济发展迅速，工业化进程的加快使得我国对于铁矿资源的需求量越来越大，为了满足日益增长的铁矿需求量，要加大铁矿的开采，在铁矿开采开挖矿井时，要采取有效的措施保证安全，在井下巷道掘进时要采取可靠的支护措施，由于井下巷道的环境复杂，要结合不同的空间和地质条件选用不同的支护技术，这样可以保证矿井开挖过程中的安全性，为提升我国铁矿产量打下坚实的基础。基于此，本文简要的分析了铁矿开采中巷道快速掘进顶板支护技术。

关键词：铁矿;巷道掘进;顶板支护技术

Abstract： In recent years， China's economy has developed rapidly， and the acceleration of industrialization has made China's demand for iron ore resources more and more. In order to meet the growing demand for iron ore， it is necessary to increase the mining of iron ore. When excavating a mine， effective measures must be taken to ensure safety， and reliable support measures must be taken when the underground tunnel is being driven. Due to the complex environment of the underground tunnel， different supporting technologies must be selected in accordance with different spaces and geological conditions， so that it can ensure the safety of the mine during the excavation process， and lay a solid foundation for increasing the output of iron ore in China. Based on this， this article briefly analyzes the roof support technology for rapid tunneling in iron ore mining.

Key words： iron ore;roadway excavation;roof support technology

0  引言

當前，在我国铁矿开采的过程中，安全事故时有发生，最常见的铁矿事故就是矿井塌方，一旦出现类似安全事故，会严重危及矿井工作人员的生命安全，同时还会导致铁矿开采的停滞，影响行业的发展。为了提升铁矿开采过程中的安全性，要对巷道的顶板进行合理的支护，确保矿井不会出现塌方等问题，在开采过程中，要结合地勘报告和实际的环境选择合适的支护方式，在巷道掘进中常用的支护方式有锚喷式支护、锚杆式支护、铁柱式支护、型钢支护及收缩支护，这些支护技术各有优缺点，在巷道掘进时要合理选择。

1  铁矿巷道掘进顶板支护技术

为了进一步提升我国铁矿开采的效率，要保证铁矿开采过程中的安全性，在矿井巷道掘进中要采取合适的支护技术，下面介绍几种常见的铁矿巷道掘进顶板支护技术：

1.1 锚喷式支护  在巷道掘进施工过程中，可能巷道内富含丰富的铁矿，需要在巷道内进行长期作业，由于巷道的顶板上承载的土层较厚，在铁矿开采过程中需要对顶板进行永久的加固，一般采用锚喷式加固，指的是在顶板挂上钢筋网片，然后利用高压设备喷射混凝土，使得顶板能在混凝土的作用下不出现变形。一般要根据顶板的覆土厚度来考虑喷锚的厚度，保证顶板的承载力能满足要求，不会在铁矿开采的过程中因为机械设备的扰动使得巷道塌方，这就是锚喷式支护的重要作用。锚喷式支护成本较大，施工周期较长，一般用于开采周期较长的巷道。

1.2 锚杆支护  在矿井巷道掘进施工中，锚杆支护是最为常见的一种支护方式。锚杆支护主要利用锚杆体和底座对顶板进行支护，然后可以通过钢网将所有锚杆固定起来，这样就可以形成一个整体，提升巷道顶板的承载力。由于锚杆的底座和顶座安装有托盘，可以根据支护的松紧程度来调节托盘，这样可以确保最好的支护效果，所以这种支护方式被广泛应用到矿井巷道顶板支护中。

1.3 钢格栅支护技术  钢格栅支护技术在铁矿掘进巷道支护中也是一种常见的支护方式，这种支护技术的优点就是钢格栅加工起来较为简单，不需要大型的设备，质量轻易安装，造价成本较低。它的抗弯型和抗扭性较好，适用于巷道施工的特性。由于钢格栅也具备一定的柔软性，可以适应表面凹凸不平的巷道，正因为他这种特性，在巷道内部发生变化时，它可以与巷道顶板很好的贴合在一起，进一步起到支护的作用。在实际的应用中，钢格栅支护技术能够取得较好的支护效果，能够有效保护整体的可靠和稳定性，具有较高的安全性和效率。但这种支护技术也有一定的缺点，比如钢格栅整体的承载力不是太高，对于一些顶板承载力较大的巷道不宜使用，因此进一步优化这项支护技术也迫在眉睫。钢格栅支护的铁矿巷道如图1所示。

1.4 矿用支护型钢支护技术  在铁矿巷道掘进开采过程中，如果铁矿开采的速度较快，开采周期较短，可以在开采的过程中根据顶板的形状提前制作好型钢用于顶板支护，由于型钢的强度较好，承载力较高，可以根据顶板的形状制成各种不同的支护形式;有些顶板上层土质较好，覆土不厚，可以直接用钢柱进行支撑;有些顶板的整体强度较低，可以制作一个整体的型钢，对顶板进行支撑。型钢支护的铁矿巷道如图2所示。

2  巷道快速掘进中影响顶板支护稳定性的因素

在铁矿开采过程中，要结合不同的地质条件和周边环境采取合理的顶板支护技术，结合上文提到的四种常用的顶板支护技术，要深入分析影响顶板支护稳定性的因素，要结合实际的施工情况选择最优的支护方式，保证顶板的稳定性，提升铁矿开采过程中的安全性。

2.1 施工巷道的地质条件及周边环境  由于铁矿都是经过长时间的作用形成的，所以铁矿储量丰富的地方一般地质情况比较复杂，在矿井巷道掘进中，提升了铁矿开采的难度。一方面担心掘进的过程中遇到微风化的岩层，这种岩层非常坚固，在掘进过程中很难破碎，这样就降低了开采的效率;另外在掘进的过程中如果遇到软土层或者含水量较大的土层，也会增加开采难度，对于顶板的支护也比较复杂，这时候可以考虑喷锚支护，并在巷道中合理设置排水沟，保证地下水可以自由排出，形成良好的水循环系统，通过喷锚支护将软土层形成一个整体，提升巷道顶板的承载力，所以在巷道掘进施工时，要根据实际的地质情况和周边的环境选择合理的支护方式，消除复杂环境对于铁矿开采工作的不利影响。

2.2 工艺技术  在铁矿巷道掘进的过程中，掘进工艺也会对支护的稳定性产生影响。当前常用于矿井掘进的工艺就是钻爆法、机械掘进法，这两种掘进方法在掘进中的扰动都较大，对于支护的稳定性也会造成影响。对于不同的掘进工艺要选择不同的支护技术。如果采用机械设备综合掘进，那么对于机械工作面的要求较高，就可以用型钢支护，在机械掘进的同时用型钢将顶板支撑住，提升顶板的整体稳定性，如果用锚杆支护会因为位置的冲突影响机械设备的正常工作;如果采用钻爆法进行掘进开采，一般可以采用锚杆支护或者喷锚支护，这样可以避免爆炸时对整体产生过大的扰动，破坏巷道井壁的完整性。为了消除掘进工艺对于顶板支护稳定性的影响，要选择合理的支护技术。

3  提高铁矿巷道顶板支护技术的有效措施

为了进一步提升我国的铁矿开采效率，保证铁矿开采质量，最为基础的就是要保证铁矿开采过程中的安全性，要采取有效措施提升顶板支护的稳定性，结合上文提到的影响支护稳定性的因素，在具体的掘进开采中，要采取有针对性的措施进行解决，下文笔者结合自身多年的铁矿开采工作经验提出了几点建议：

3.1 做好地质勘探工作  在铁矿开采前，要对铁矿的储量及铁矿所在的地质层进行合理的分析，做好地质勘查工作，了解周边的水文条件，这样可以选择合理的掘进开采方式，也可以确定好选用何种支护技术最为安全。做好充足的准备工作可以提升铁矿开采掘进的效率。

3.2 选择合适的掘进施工工艺和掘进机械  在传统的矿井开采中，常用的掘进开采方式就是钻爆法，随着我国工业化的发展，多种掘进机械被广泛应用到铁矿开采中，这些机械在掘进时对于土层的扰动较小，施工的效率也快，可以不破坏顶板支护的稳定性。所以要结合矿井的地质条件选择综合性的掘进机械，这样可以提升掘进过程中的安全性。

3.3 铁矿企业要重视巷道掘进顶板支护  在矿井巷道的掘进过程中，铁矿企业要重视对于顶板的支护，要在做好充足的准备工作前提下，有足够的资金投入用于顶板支护，要意识到顶板支护对于提升矿井开采安全性的重要作用。这样在考虑顶板支护时不会因为材料和设备的问题影响正常的开采进程。

3.4 提升快速掘进过程中的安全监督  在巷道进行顶板支护的时候，要根据井下地质构造情况结合巷道围岩的力学性质来采取合适的支护方式。特别在重点工作区域的安全防护工作要做细，通过先进的安全监测技术确保整体工作区域安全，避免快速掘进时顶板的支护出现安全隐患。在顶板支护施工时，要完善和明确顶板支护的材料数量、尺寸以及支护方式等，要对相关掘进人员要进行技术交底工作，确保他们能按照规范的施工工艺进行顶板支护，提升支護结构的稳定性，从而保证掘进过程中的安全性。

3.5 支护施工的安全要加强管理  铁矿井下巷道快速掘进作业中，顶板的支护稳定性极容易受外界因素影响而出现坍塌冒顶问题，就得需要严格的管理措施加强安全方面的技术监督管理，需要从安全监督人员和支护作业人员两方面加强安全管理，提升安全意识。

①为了提升支护的稳定性，保证掘进过程的安全性，一定要健全矿井巷道的安全监督管理机制，要按照规范要去配备足够数量的安全监督人员，安全监督人员要认真做好本职工作，在掘进过程中，认真检查支护结构有没有出现质量问题，有些支护形式不合理或者支护结构的承载力不够，在掘进中结构可能会破裂杆体可能会弯曲，这些都是支护结构失稳的征兆，要及时发现并做好加固整改措施，这就是加强安全监督管理的重要性。

②要提升矿井人员的专业操作能力与综合素质，要强化他们的安全意识，在巷道掘进中能及时发现安全隐患，也不会违章强行作业，这样可以从人的因素降低安全隐患，提升矿金掘进过程中的安全性。

4  结语

综上所述，为了满足我国日益增长的铁矿需求量，一定要采取有效措施提升铁矿开采量，这就需要铁矿企业重视安全作业，保证矿井巷道掘进过程中的安全性。在开采过程中，结合矿井的地质条件和周边环境，权衡文中提到的常见的顶板支护技术的优缺点，选择合适的支护方案，提升掘进开采过程中的安全性，这样可以促进我国铁矿开采行业的发展。

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