劉金濤，于 壯，張明新

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營南區(qū)礦山分公司，河北 唐山 063700）

采礦安全是一切開采工作的前提，采礦安全主要受技術(shù)和環(huán)境兩方面的限制，只有不斷提高采礦技術(shù)和加強(qiáng)采礦安全管理，才能更好提升采礦的質(zhì)量和效率[1]。其中由于工作面頂板的原因造成的事故占據(jù)了總事故的三分之一以上，因此如何做好工作面頂板的支護(hù)問題成為我國金屬礦發(fā)展面臨的重要難題，本文在此基礎(chǔ)上做了一定的探究從而更好促進(jìn)我國金屬礦行業(yè)的發(fā)展。

1 金屬礦頂板的巖層分類

（1）我國金屬礦環(huán)境概述。我國很多金屬礦很多分布在地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的地區(qū)，目前大多數(shù)開采技術(shù)很難得到開采的條件。如果開采技術(shù)不能滿足相應(yīng)的要求，這樣不僅不能提高開采效率，同時在開采過程中導(dǎo)致塌方事故出現(xiàn)。因此如何在這些特殊地區(qū)選擇合適的支護(hù)方式對于開采就顯得至關(guān)重要了。另外在金屬礦的開采過程中會對地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很多的破壞，導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在著很多不穩(wěn)定因素，就可能在采礦過程中出現(xiàn)礦難，最常見的地質(zhì)災(zāi)難，比如坍塌。另外一方面，另外不穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境會給救援工作帶來很大的困擾。

（2）金屬礦頂板的巖層分類。工作面頂板支護(hù)的施工是以圍巖變形為基礎(chǔ)的。了解巖層頂板的巖石構(gòu)建情況可以為工作面頂板管理提供可靠的理論依據(jù)。一般按照硬度、穩(wěn)定狀態(tài)等因素，將巖層分為以下5類。I、強(qiáng)穩(wěn)定巖層。這類巖層堅硬、完整、穩(wěn)定，巖層整體性強(qiáng)。巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度大于60Mpa。巷道開挖3m～5m跨度不支護(hù)無碎塊掉落。常見的有玄武巖、石英質(zhì)砂巖、石英巖等；II、穩(wěn)定巖層。這類巖層比較堅硬，膠結(jié)性較好，圍巖基本穩(wěn)定。較長時間不支護(hù)出現(xiàn)小塊掉落。常見的有石灰?guī)r、膠結(jié)好的砂巖、礫巖等；III、中等穩(wěn)定巖層。這種巖層硬度中硬，可以維持一個月以上的穩(wěn)定狀態(tài)，會產(chǎn)生局部的巖塊掉落。常見的有粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r等；IV、弱穩(wěn)定巖層。這類巖層巖石硬度較軟，穩(wěn)定性較差，圍巖的穩(wěn)定時間只有幾天。常見的有泥巖、硬煤、膠結(jié)性較差的砂巖等；V、不穩(wěn)定巖層。這類巖層硬度松軟，高風(fēng)化、大多已經(jīng)潮解，巖層破碎，很容易出現(xiàn)冒頂和片幫。常見的有破碎砂巖、泥巖、較軟的灰?guī)r等。

2 金屬礦支護(hù)方式概述

金屬礦的支護(hù)方式按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分成不同的種類，按照支護(hù)方式的主被動形式主要可以分成以下兩種類型。第一種是常見的被動支撐形式，在支撐結(jié)構(gòu)上和材料上主要使用木托架、砌體支承等。這種支護(hù)形式和其他支護(hù)形式相比，最大的優(yōu)勢在于穩(wěn)定性強(qiáng)，在受到外力作用時能夠最大程度保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。另外一種支護(hù)是主動形式，和被動支護(hù)采用的材料不同，主動主要采用的有錨、錨索、噴錨等。目前常用的加固方法是對巖層進(jìn)行支護(hù)。該方法控制范圍廣，穩(wěn)定性強(qiáng)，操作方便。此外常見的還有木垛支護(hù)，這種支護(hù)的特點(diǎn)是面積大，操作方便，同時在施工過程匯總不容易受到外界的影響。柱子的作用有助于提高支護(hù)的穩(wěn)定性。

3 金屬礦常用的支護(hù)方式

（1）錨桿頂面支護(hù)技術(shù)。該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是通過利用錨桿的支撐作用來對于礦頂面起到良好的加固作用。在開展錨桿頂面施工技術(shù)時，需要對于錨桿的支護(hù)形式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)置，對于一般的金屬礦，常常使用的方法如下：首先將錨桿的一端放在巖層中，然后為了進(jìn)一步對于頂面起到固定支護(hù)需要將錨桿的另一端向巖層進(jìn)行插進(jìn)，需要根據(jù)不同的地質(zhì)的特點(diǎn)來決定插進(jìn)的深度，通過這種方式能夠顯著增加錨桿的預(yù)應(yīng)力。從而有效增加支護(hù)的安全性和穩(wěn)定性，如果在支護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度不夠，可以對于錨桿的角度和深度進(jìn)行合理的微調(diào)，從而增加錨桿的支護(hù)，從而更好保障整個支護(hù)體系的穩(wěn)定性和牢固性。

（2）錨固注漿支護(hù)技術(shù)。錨固注漿支護(hù)和其他的支護(hù)技術(shù)相比，在支護(hù)效率和支護(hù)牢靠性方面更具有優(yōu)勢。軟巖結(jié)構(gòu)是一種具有多種形態(tài)和特征的復(fù)合軟巖結(jié)構(gòu)。它具有形狀長期損傷的特點(diǎn)，單防護(hù)形式難以控制。一般認(rèn)為，控制軟巖體結(jié)構(gòu)形態(tài)變化的方法是控制圍巖的淺層位置運(yùn)動。如果圍巖的力學(xué)性能完全能夠承受圍巖形狀變化所帶來的不利影響，巷道支護(hù)工作就能保證質(zhì)量。以內(nèi)注漿錨為核心的錨固注漿支護(hù)體系，可以更有效地緩解軟巖巷道支護(hù)的難度。首先，要根據(jù)巷道軟巖的實(shí)際情況，選擇合理的噴漿方式。噴射混凝土完成后，需要做密封工作，然后在所有條件允許的位置鉆孔，注漿錨桿將被固定在孔內(nèi)。注漿錨桿不僅要起到支護(hù)作用，而且具有注漿作業(yè)的特點(diǎn)。礦漿的澆筑使礦脈更加豐富，礦脈中充滿裂隙，保證了圍巖整體的完整性，達(dá)到了多個結(jié)構(gòu)共同承載外力的目的，它是一種主動支護(hù)與被動支護(hù)相結(jié)合的混合支護(hù)形式。

（3）U型可縮性鋼支架支護(hù)技術(shù)。U型可縮性鋼支架支護(hù)技術(shù)與錨桿支護(hù)技術(shù)在井下支護(hù)技術(shù)發(fā)展上被認(rèn)為是兩次重大突破。它具有支撐力大，支護(hù)強(qiáng)度高，可以反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。因此被廣泛的應(yīng)用于地下礦山巷道支護(hù)，特別是較深的礦井以及松軟巖層的支護(hù)。U型可縮性鋼支架最開始是由德國引進(jìn)國內(nèi)的，經(jīng)過多年的發(fā)展，鋼截面的形狀與尺寸取得了不斷的改進(jìn)與優(yōu)化，進(jìn)一步避免了壓力過大時，型鋼搭接處由于擠壓產(chǎn)生拉斷破壞的現(xiàn)象。采用此種支護(hù)技術(shù)，鋼材質(zhì)量的要求是非常重要的，例如鋼材在不同受力狀態(tài)時的整體穩(wěn)定性，還有高壓下的強(qiáng)度和高壓形變延伸率等等。只有這些條件下鋼材質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，U型鋼的特點(diǎn)才能得到充分發(fā)揮。此外，壁后充填也是支護(hù)過程中非常關(guān)鍵的一道工序，壁后充填的作用主要是用于改善巷道支架的受力狀態(tài)，通過充填物保證支架可以對圍巖產(chǎn)生良好的支撐作用，因此，在使用該技術(shù)時要重視壁后充填。

（4）土釘墻技術(shù)。土釘墻技術(shù)是通過使用土釘來提高工程的安全性和穩(wěn)定性。第一是要在支護(hù)面使用土釘墻技術(shù)，然后需要在墻面使用相應(yīng)的鉆孔設(shè)備來打出相應(yīng)深度的孔，孔的深度和孔的分布要結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目來制定，同時只有確定孔的相關(guān)參數(shù)滿足一定的要求之后才能夠開展后續(xù)的環(huán)節(jié)，否則將會影響施工的質(zhì)量，另外為了更好地開展土釘墻技術(shù)，需要對于深孔進(jìn)行相應(yīng)的編號，在完成這些步驟之后需要向深孔中打入預(yù)先準(zhǔn)備完成的土釘，在這之后需要完成相應(yīng)的拉拔實(shí)驗(yàn)方法，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析來指導(dǎo)注漿力及注漿量的調(diào)整，從而更好滿足實(shí)際項(xiàng)目的需要。在進(jìn)行施工的過程中還需要和施工單位做好溝通工作，確定單位是否需要在施工過程中添加一定的添加劑，不同的添加劑對于土釘墻技術(shù)會產(chǎn)生不同的影響，從而保障最終的施工質(zhì)量滿足項(xiàng)目的需要，使工程的安全性及穩(wěn)定性達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

綜上所述，金屬礦開發(fā)過程中工作面支護(hù)方式的選擇和管理直接關(guān)系到礦工的人身安全，但是由于各種原因的存在使得工作面頂板支護(hù)在管理中出現(xiàn)很多問題，因此各個采礦企業(yè)需要根據(jù)具體的采礦項(xiàng)目類型選擇最佳的支護(hù)類型，從而最大程度保障礦工的生命財產(chǎn)安全。