金属矿山常见支护方法与应用

金属矿山常见支护方法与应用
摘要：我国作为一个国土资源丰富的国家，在采矿技术领域上一直保持着一
线高级的开采技术水平。

而在井下矿山开采过程中，井下巷道经常会出现围岩发
生变形或垮塌等现象，其中支护作为主要的安全措施之一，作者通过实践，结合
不同的现场条件，介绍了采用了支架型支护、锚杆（锚索）支护、喷射混凝土支护、喷锚联合支护等四种支护方法，并详细介绍了各种支护方法的种类及其基本
应用原理。

了解其方法、类型、支护原理及应用范围，可以充分发挥其保障作用。

是保障矿山长周期安全生产的有效手段。

关键词：巷道支护；支架型支护；锚杆（索）支护；喷砼支护；喷锚联合支
护
前言
在进行候矿体深井开采工作中通常会遇到很多支护的问题，现阶段中，根据
选用支护材料的不同并结合施工构筑方法的差异，一般的常见支护方法主要包括：支架型支护、锚杆锚索支护、喷射砼支护、砌筑型支护等，实践中经常遇到上述
不同支护的组合使用。

其中，砌筑型支护常见类型有巷道断面砌筑砼和局部砌筑
砼墙支护等类型，属于土建工程领域，作用机理较为简单，易于理解，在本文中
不再展开介绍。

1支架型支护种类与应用
为维护巷道稳定，常采用人工构筑支架的方法以防止围岩发生危险变形或垮塌。

一般按支护材料的不同。

可以将支架支护种类分为木支护、金属支护、混凝
土构件支护。

1.1木支架型支护及应用
采用木支架支护方式，有突出的优点，木材重量轻，具有一定的强度和弹性，架设施工方便，适应性强，并且当地压突然增大时，木支架能发出声响信号预警。

该种方法的缺点主要是，木材消耗量大，难以支持较大的地压，容易腐烂，有效
服务年限短。

在木支架构造上，可以是圆木形式的支护顶子，也可以悬木垛形式
或框架形式的结构。

圆木顶子支护是一种最常用的简易刚性支柱，支撑能力较低。

对支护不平整顶板的适应性强，适用于坚硬顶板关键块体的支护，但不适合在比
较破碎的顶板下使用。

木垛构架支护在巷道地应力大的区域施工时，可以采用打
井字型木垛的方式进行支护。

1.2金属支架支护及应用
金属支架是巷道支护的一种主要支架类型，它强度大、体积小、操作较为方便。

对于地压显现突出，需进行永久支护的区域，采用金属材料作支架是适宜的。

支架可用铁管、钢轨、矿用工字钢等材料制成运输巷道等处的支护。

此类支架形
式多种多样，可以是无腿架空支架型，也可以是有腿支架形式。

无腿架空支架一
般由金属材料与锚杆组合结构而成，适用于岩石坚硬，跨度不太太的巷道；有腿
支架形式可适用于较大宽度的巷道支护。

1.3混凝土构件支护及应用
混凝土构件支护方式整体性好，防火阻水，有效服务年限长，但成本及人工
费用较高。

一般用于大面积淋水或部分涌水处理无效的地区，也适用于围岩破碎
的情况。

2锚杆锚索支护及应用
2.1锚杆支护及应用
锚杆对岩体的加固作用主要表现在锚杆施加围岩预应力，提高岩体的抗变形
能力和整体稳定性；当锚杆穿越破碎岩石深入到稳定岩层时，由于锚杆的抗拉作
用对不稳定岩层起着悬吊作用；对于大跨度巷道断面，锚杆抗剪、抗拉作用对岩
层离层可产生一定的阻力，增强了岩层间或破碎岩石间的摩擦力，阻止了岩层的
相对滑动；对于小跨度巷道断面，大量锚杆形成的近似预应力拱，改善锚固体的
承载能力，有效阻止围岩进一步变形破坏。

在实际生产中，利用锚杆进行支护已
经成为一种无可替代的岩土工程安全加固措施，其广泛应用于矿山生产。

于此同
时，当破碎层较厚时，由于锚杆长度有限，岩体发生冒落锚杆“连根拔”现象时有发生。

相比较而言锚索支护就能较好的解决。

2.2锚索支护及应用
锚索支护是把锚索锚固于岩层深部，它是将主体结构的支护应力传递到深部稳定岩层中的一种主动支护方式，它可以传递较大的拉应力。

锚索一般是苗杆长度的3-5倍，有的甚至更长。

除具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用外，与普通锚杆不同的是对巷道围岩进行深部锚固而产生强力的悬吊作用。

在实际应用中往往锚杆与锚索配合使用。

近年来，矿山井巷也有应用。

今后在围岩较差的大酮室、交叉点、断层附近及受动力影响的巷道采用锚索支护的前景比较广阔。

3喷射混凝土支护及应用
喷射混凝土支护，其主要作用是保护与加固围岩，改善围岩的应力状态。

充分发挥围岩的支承作用，从而达到维护巷道稳定的目的。

喷射混凝土与围岩紧密粘结。

在喷射混凝土的围岩界面上能传递应力和剪应力，可使易失稳岩块的荷载转移到附近的稳定岩石上，同时由于喷射混凝土充填于巷道表面的张开裂隙中，从而加强了围岩的镶嵌和联锁效应，这样在巷道周壁附近能形成岩石拱。

在巷道开挖后，如果迅速施工喷射混凝土，就能够及时给围岩以支护抗力，使巷道周边围岩由双向应力状态转化为三向应力状态，从而阻止围岩强度降低。

喷射混凝土能以薄层用于巷道支护，并能在开始硬化时即产生支护作用，因而具有良好的柔性。

这种柔性不仅可以减少或避免喷层的弯曲应力，更主要的是能调节和控制围岩变形，在不使围岩进入有害松弛的条件下，容许围岩蜩性变形有一定程度的发展，以便最大限度的发挥围岩的自稳能力。

喷射混凝土能填补巷道表面的凹穴，缓解应力集中的影响。

喷射混凝土能及时封闭岩面，防止裂隙间充填物流失，有利于岩石力学性质的保持。

适用于破碎岩体表面的大面积支护，也同样适用于其他各类岩体表面需要支护的情况。

根据具体采用材料的不同，喷射混凝土也包括素喷混凝土、纤维喷射混凝土等变形方案。

4喷锚(网)联合支护及应用
如果在施工锚杆(金属网)或者钢拱架等支护结构体后，尽快喷射混凝土。

包
裹先期的支护结构体，封闭围岩表面，不同构件联合使用，将可以产生锚杆或支
架与喷射混凝土支护的多重组合作用效果，加入金属网还可以进一步提高喷射混
凝土结构的整体性，使喷层中的应力分布更加均匀，大大改善喷射混凝土层的抵
抗机械和爆破震动的能力，防止个别危岩冒落和消除因混凝土收缩而产生的裂纹，真正实现刚柔并济的理想支护效果。

喷锚支护或喷铺网支护广泛用于矿山井巷、
硐室工程。

该种支护方法既适用于中等稳定岩层，也可用于节理裂隙发育的松软
破碎岩层；既可作为巷道的永久支护，也可用于临时支护和处理冒顶事故等。

结束语
金属矿山开采过程中，支护作为主要的安全措施之一，了解其类型及应用范
围有着重要的意义。

充分发挥其作用，是保障矿山长周期安全生产的有效手段之一。

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