金属采矿工程巷道掘进和支护应用

王龙浩

（西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏 拉萨 850000）

在科学技术的快速发展支持下，我国金属采矿领域的进步极为迅速，各类新型技术因此大量涌现，全断面隧洞开挖技术、巷道分级支护体系均属于其中代表。为更好推进金属采矿工程巷道掘进和支护的优化，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1 金属采矿工程巷道掘进和支护技术应用要点

1.1 巷道掘进技术应用要点

对于金属采矿工程巷道掘进来说，综合机械化掘进和掘锚一体化掘进属于两种主要方式。综合机械化掘进在操作和系统构成方面较为复杂，掘进系统一般由工程电缆、钻机、通风设备、掘进机、运输机组成，最重要的组成部分为悬臂式掘进机，金属采矿工程的开采进度直接受到掘进机的质量、系统性能、工作效率影响。掘锚一体化掘进的基本支撑为锚杆支护技术，在工作效率方面优势显著，且能够有机结合掘进技术和支护技术，大幅提升金属采矿工程效率，施工时间缩短也可同时实现。在巷道掘进技术具体应用中，需重点关注两个环节内容，即爆破和装矿，扒装机在其中发挥着关键性作用，该设备在安全性、高效性方面表现优秀，能够较好满足开采后金属矿藏的运送需要。作为复杂性和系统性较高的施工活动，金属采矿工程巷道掘进施工离不开理论基础的支持，相关理论可用于合理规划整个施工流程[1]。

1.2 巷道支护技术应用要点

对于金属采矿工程来说，临时支护技术和永久支护技术均属于常用的巷道支护技术。在临时支护技术的应用中，考虑到该技术主要用于满足临时巷道掘进施工需要，临时支护技术的具体应用需关注两方面要点：第一，充分了解各类原料的特性。考虑到不同材料间、相同材料间往往存在较大性能差异，在应用各类材料开展金属采矿工程的巷道支护前，技术人员需优选支护材料，充分考虑不同材料的特性，制造难度、安装便利性、防火性能、搬运便利性、综合成本、安全性能等均需要充分考虑，以此保证材料选择合理性；第二，整体检查工程质量。在临时支护实践中，需关注支护工序的严谨程度、支护流程的规范性，以此整体检查支护质量，规避施工安全问题。同时，还需要检查支护材料质量，支护材料如质量不过关不得进入施工现场[2]。

在永久支护技术的应用中，需关注锚杆支护技术、钢筋混凝土支护技术、混凝土支护技术等常见技术的应用要点。对于锚杆支护技术来说，该技术的应用需结合质量控制需要，软岩巷道回采问题需得到重点关注，对于薄弱的支护网位置，锚梁需要适当增加。锚杆支护技术应用需得到锚杆支护体系的全面支持，施工过程中螺母的质量检验、螺杆与螺母的配套性控制也不容忽视，为规避防护工程变形，锚杆托板厚度的适当增加也需要得到重视，施工安全性可更好得到保障。

2 金属采矿工程巷道掘进和支护新技术

2.1 全断面隧洞开挖技术

在多金属矿工程的巷道掘进环节，全断面隧洞开挖技术属于实用性较高的新技术，该技术需依托全断面隧洞开挖装备，开展各工序的平行连续作业。在主机推进系统和刀盘驱动系统的作用下，全断面隧洞开挖装备可通过刀盘顺槽将滚刀剥落的泥土或岩渣排入主机出渣设备，辅以单机一体化运行的排水、支护、通风除尘、供电、导向控制、撑靴支撑等功能，即可自动化监控整机状态。在硬岩、软岩、过渡岩性的掘进作业中，全断面隧洞开挖技术均能够发挥不俗作用，而随着近年来全断面隧洞开挖装备的日渐成熟，全断面隧洞开挖技术的实用性也在不断提升，图1 为七种常见的全断面隧洞开挖装备[3]。

对于多金属矿工程来说，其一般具备复杂多变的地质条件，无明确规律和边界的各岩体对巷道掘进提出了更高要求，全断面隧洞开挖技术的应用需要以一定的轨迹或倾角穿越各岩层通达矿体，地质条件带来的影响必须得到重视。总的来说，全断面隧洞开挖技术在多金属矿工程巷道掘进中的应用具备工程周期较短、工程质量高、作业安全、节能环保、高效减员、机械破岩等优势，且能够实现高度机械化、集约化的平行作业。

在全断面隧洞开挖技术的具体应用中，需结合多金属矿特点和全断面隧洞开挖装备的参数要求，开展工程类比、实用性分析、经济评估，并开展针对性的经济评估，建立评价方法和模型、可行性及风险评价体系，分析设计要求、投资及工期、设备选型、可掘性、地质条件带来的影响，建立可行性、适应性评价方法和评价指标体系。

2.2 巷道分级支护体系

金属采矿工程巷道支护和围岩控制向来受到业界重视，破碎软岩巷道的相关支护便属于其中代表，为满足这类金属矿巷道支护需要，巷道分级支护体系的针对性引入应得到重视。所谓巷道分级支护体系，指的是针对多金属矿工程巷道存在的不同级别岩体分别选择不同支护方式。以具备坚硬－较坚硬岩组矿石和围岩的某多金属矿为例，由于具备较为简单的岩组结构，中等型的工程地质复杂程度，且采掘过程遇到溶蚀裂隙带和裂隙密集带，为应对稳定性较差的岩石疏松破碎，工程针对性建设了巷道分级支护体系，以此优选不同支护方式进行巷道支护。案例工程具备三种巷道失稳模式，如图1 所示，包括全断面垮塌变形（中间）、强氧化带“一线天”高冒顶（左1）、结构面控制的楔形体冒顶（右1），具体如图1 所示，这与软弱夹层与结构面的联合控制、多个养护带破碎区域、爆破振动的扰动作用存在直接关联。

图1 巷道失稳模式示意图

基于三种失稳模式，案例多金属矿将岩体级别分类Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三类，Ⅱ级岩体的内聚力、内摩擦角、泊松比、弹性模量、抗拉强度分别为2.8MPa、39.1°、0.26、11.9MPa、0.65MPa，Ⅲ级岩体分别为1.5MPa、30.1°、0.30、3.2MPa、0.10MPa，Ⅳ级 岩 体 分 别 为0.7MPa、17.0°、0.39、0.7MPa、0.01MPa。其中，Ⅱ级岩体的支护方式选择喷射混凝土，采用的混凝土规格为C20，厚度为50mm；Ⅲ级岩体采用“喷射混凝土顶板+端锚式锚杆”的支护方式，锚杆长度、间排距分别为2.1m、1.0m，采用端锚式锚杆（Φ22mm），同样采用C20 规格的混凝土，厚度控制为50mm；Ⅳ级岩体采用管缝式锚杆进行帮部支护（Φ42mm），采用端锚式锚杆进行顶板支护（Φ22mm），同时采用“喷射混凝土+钢筋网”用于帮部和顶板支护，锚杆长度、间排距分别为2.1m、1.0m，采用的混凝土规格为C20，混凝土厚度设置为100mm，钢筋网规格为Φ6mm，存在100mm×100mm 的网孔。通过建设巷道分级支护体系，案例多金属矿的巷道支护需要得到了较好满足，安全生产目标也得以顺利实现。

3 结论

综上所述，金属采矿工程巷道掘进和支护需关注多方面因素影响。

在此基础上，本文涉及的全断面隧洞开挖技术、巷道分级支护体系等内容，则提供了可行性较高的掘进和支护路径。为更好满足金属采矿工程生产需要，智能化生产的相关探索同样需要得到业内人士的重点关注。