摘要：本文结合某铅锌矿的基本情况，对该矿区巷道掘进过程中的支护施工进行研究，发现在传统支护作业下，不仅难以保障巷道安全性与稳定性，同时也将会造成一定的资源浪费问题，无法保障掘进作业安全。基于此，提出了基于新奥法的全新巷道支护施工应用，通过在该铅锌矿区内进行现场选点试验，以完整的测量、混凝土支护以及架设“U”型钢拱架等技术流程展开支护，随后对支护结果进行分析发现，在新奥法作用下的巷道位移变量明显减少，有助于保障巷道稳定，因此可在后续施工中广泛加以应用。

　　关键词：新奥法；铅锌矿；巷道支护

　　近年来国内外逐渐加大了对铅锌矿的开采规模，逐年提高了铅锌矿的生产产量，但根据我国现有情况而言，部分铅锌矿受到开采条件、地理位置等影响，导致开采难度相对较大。面对较为特殊的地质结构，为保障开采安全，通常选择以巷道支护的方式在矿山掘进施工中起到有效的保护作用，但随着铅锌矿体的区域地质结构更加复杂，传统支护方式也逐渐呈现出了一定的弊端。为在保护矿产资源、提升开采效率并降低成本的基础上进行支护，可选择以新奥法加以施工。

　　1铅锌矿巷道支护案例

　　以某铅锌矿体为例探究巷道支护施工，该铅锌矿体位于西南三江造山带中，地处内陆以及盆地边缘，靠近河流断裂带附近。该矿体整体规模约为1800m2左右，整体构造为逆冲推覆与穹隆构造相结合所形成。该矿床具有丰富的地质历史，在1000m～1800m的海拔范围内矿区中形成了多样化的地质活动变化，构造格局较为复杂，尤其在矿区内部形成了明显的断裂构造发育情况。包括经过盆地构造演化形成了差异性的控制作用，当盆地闭合之后逐渐向陆地加以迁移，而在新生代古近纪时期中受到大陆板块碰撞影响，促使该矿区所在地受到双向挤压，从而形成了对冲推覆构造。通过进一步的考察验证，发现在该铅锌矿内部的岩层组成结构较为复杂，包括矽卡岩、花岗闪长斑岩以及结晶灰岩等作为主要发育岩石。根据该矿区内的基本地质资料，可按照中等复杂类型对该矿床进行规划，该矿区巷道掘进施工中，选择以钻爆法进行爆破掘进，使用单臂岩台车以及收风钻等进行钻孔掘进。并配合使用铲运机进行装渣处理，支护施工作业根据以往的设计经验以及本次施工中的设计图纸要求及时跟进，但具有较强的主观意识，难以根据施工现场的客观情况确定支护形式与参数，导致支护成本过高，对施工进度产生了影响。同时部分巷道支护也存在顶板脱落以及二次支护等现象。因此为全面优化巷道支护效果起到有效优化作用，该矿体相关作业单位选择以新奥法展开施工支护施工。

　　2矿体巷道支护中的新奥法施工

　　2.1现场选点

　　根据该矿体巷道掘进支护施工实际情况，原有支护结构以工程类比法为主，由技术人员勘查施工现场后结合经验对支护形式与参数进行设计，客观性不足，可能会导致支护强度难以支撑巷道而造成坍塌，或是也将会导致资源浪费。在前期现场勘查中，指标不明确，数据不充分，意见不统一，设计与施工之间的分歧较大，导致施工进度受到影响。为解决以上问题，该矿体巷道支护施工选择以新奥法展开作业。在施工现场进行选点尝试，确定质量无误后进行全面更换。

　　本次以新奥法展开巷道支护施工选择该矿区北侧高程为1250m的位置，该点位的巷道为分层主开拓巷道。在施工过程中，发现临时巷道出现了节理发育以及岩石破碎等情况，经过勘查，发现岩石为矽卡岩，由于断层错动造成影响，促使其呈现出薄层状。断层与巷道之间为垂直状，无明显涌水，顶板剥落明显。现场实测裂隙具有80mm的平均间距，RQD值约为25～50左右。

　　2.2测量

　　首先，新奥法支护施工中，开展围岩测量。在测量观察中掌握围岩稳定性特征，根据目测观察，可获得清晰的围岩状态信息。分析围岩稳定性，常见使用实测法、理论计算法以及工程类比法等。在本次铅锌矿巷道支护中，选择工程类并结合现场测量的方法对围岩进行测量。基于地质资料以及巷道目测结果等，经过综合分析后界定围岩类别，结合施工资料以及以往施工经验，对支护参数以及形式等进行选择。施工人员测量巷道顶板沉降情况，并对两帮收敛效果进行分析，检验支护结构的基本状况，并对支护参数设计进行检验。施工中对支护设计参数进行持续优化，确保形成更加合理且适用性较强的支护参数，形成更加经济且方便的施工效果。

　　由于在该铅锌矿中的围岩结构主要以灰岩以及花岗岩等为主，矽卡岩为主要含矿岩石，具有6～12的硬度系数，结构强度较高且具有以松脱压力为主的围岩压力，没有发现其他冲击压力或是构造压力，因此判断造成围岩稳定性受损的原因是节理发育造成的裂隙。针对于这一围岩稳定性分析，根据岩石质量展开分类，当质量指数RDQ超过75%以上时，无需采用混凝土进行喷射支护，而若RDQ指数控制在50%～75%时，需要应用锚网进行混凝土喷支护，若RDQ指数处于25%～50%之间时，需要在局部配合使用钢拱架，结合锚网喷支护施工，而若RDQ指数低于25%则应当全部应用钢拱架加以支护。

　　其次，对铅锌矿巷道位移情况进行测量。需要对包括边墙位移以及顶板沉降在内的数据进行测量。本次施工中选择设置三个测点，分别位于顶板以及两侧边墙。使用水准测量对顶板的绝对位移进行记录，使用测距仪对两侧边墙的位移进行记录。在开挖初期可能会产生较大的变形量，随着挖掘进度的深度，将逐渐减缓变形量，最终趋于稳定的状态，在巷道顶部预留出70mm的位移量。测量周期按照15d为间隔，平均每天测量1次～2次，而在进入到第16天之后，需要在此后的15d内坚持每2天进行测量一次。评估围岩结构是否稳定需要依靠大量的现场实测数据，此类数据应当经过计算后得知。

　　经过汇总各项数据后可绘制收敛差值与时间以及当日收敛速率与时间等各类关系曲线。随后通过对关系曲线的分析，可掌握在不同时间中的围岩结构变形情况，计算围岩变形量以及围岩变形趋势。通过对围岩的变形量进行预估对比变形临界值等，判断巷道围岩变形是否在合理范围内。若预估最大值超出临界值，应当采取必要的支护处理措施。基于此类对比，可为工程决策提供参考。此外，也应当对加速度以及变形速率等加以考虑，分析支护结构是否可靠以及围岩稳定性。

　　2.3混凝土喷射支护

　　根据本文中的该铅锌矿巷道支护实际情况，选择喷锚支护并设置测点展开观察，待掘进程度超过7m之后发现掌子面处的岩石具有良好完整性，且裂隙之间的平均间距不超过150mm。因此选择展开素混凝土喷射支护并持续通过测点对巷道变形进行观察。完成巷道爆破之后，使用素混凝土进行喷射支护，素混凝土的喷射厚度约为3cm～5cm。施工前，由施工人员使用清水冲洗岩面，从而保障混凝土喷射质量，在喷射施工中，按照先给水后送料的顺序进行作业，而结束作业时则应当以先停风后停水的顺序展开。

　　施工现场应用管缝式锚杆，尺寸参数按照1.8m×50mm为标准，设置矩形布置结构，纵横间距以0.8m为基准，并选用100mm×100mm尺寸规格的垫片。由施工人员手持风钻展开钻孔作业，并在钻孔过程中对孔间距以及角度等进行检查，确保锚杆孔的轴线偏差始终控制在设计标准的3%以内。结束钻孔作业之后，使用高压风枪清理孔内，并使用水枪进行冲洗，等待钻孔干燥后观察孔内，避免残留杂质或是垃圾等。若锚杆不能够及时插入到孔内，应当堵塞孔口，以加盖等方式确保钻孔与外部隔离，避免会受到影响。对锚杆进行安装，首先需要在管体上套入垫片，进而使用连接器在凿岩机的作用下向钻孔缓慢推入锚杆，进而在岩面上紧压垫片。对锚杆进行安装，需要借助锚杆托盘将网片分卷压挂，并对接头进行联结。

　　随后开展二次混凝土喷射作用。开启计量泵，在送风前打通喷射孔，调整送风风压，要求处于0.45MPa～0.7MPa之间。若风压过大将会导致粗骨料在接触围岩之后发生反弹问题，而风压不足将会影响混凝土的喷射功能，粗骨料在砂浆层中剥落，促使回弹量增加。在喷射施工中，要求喷嘴与岩面之间控制80cm～150cm左右的距离，若距离过近或是过远等均会导致回弹量增加，为了保障喷射距离适中，可选择在机械装置上固定喷嘴的方式展开作业。要求喷射方向与受喷面之间保持良好的垂直状态，应当重点针对拱部区域的直径范围展开喷射，若钢架或是钢筋网等全面覆盖受喷面，可选择将喷嘴角度适当倾斜。

　　由施工人员在喷射施工中动态关注混凝土厚度，若具有5cm以上的喷射标准厚度要求，应当按照分层施工的方式展开喷射作业，且每一层应按照15min～20min的标准对时间间隔加以控制。开展首层喷射作业，应当将岩面找平之后施工，而二层混凝土的喷射应当选择在混凝土终凝的1h前展开施工作业。同时在施工前应当对一层混凝土表面进行清理，最终完成混凝土喷射施工之后，应当洒水养护，并要求超过7d以上静置处理。

　　展开混凝土喷射施工，应当根据不同施工阶段以及区域等进行作业，本次工程中参考传统施工先上后下、先墙后拱的原则，以1.5m×2m为最小施工单位，由施工人员对表面进行观察，将不平坦的结构进行抹除，从而形成更加良好的施工效果。为避免在喷射施工中出现回弹问题，选择以“S”型方式促使喷头缓慢移动，从而促使围岩与岩面之间始终保持良好的黏结状态。

　　当巷道内具有较少的涌水点时，施工人员选择应用导管对积水进行排放，完成后等待巷道整体干燥整洁方可准备进行喷射施工。若巷道内具有众多不同的用水点，涌水范围明显，应当钻则在巷道两侧设置泄水孔、排水孔等，确保在施工中实现排水与混凝土喷射施工的同步作业。并且本次工程中选择适当提高水泥添加量的方式，优化混凝土的配比，促使其可在远离用水电的基础上逐渐靠近，即使通过涌水管将积水引出，进而使用导管对周围混凝土进行喷射。

　　直到整体巷道顺利穿过该区域破碎段结构之后，设置8组观测点，累计测量获得两侧墙体产生的位移不超过10mm，因此可排除边墙对巷道稳定性产生的影响。对顶板稳定性进行分析，发现实际累计测量过程中产生了70mm以上的位移参数。

　　2.4支设“U”型拱架

　　本次工程中施工人员使用风镐对钢拱架的拱脚位置进行清理，确认相应深度符合标准设计要求之后，可将钢拱架安装到指定位置。使用钢筋进行临时焊接，确认钢拱架的拱架固定后，使用施工台车运输钢拱顶部，由施工人员对钢拱架顶部安装位置进行确认过后，施工人员在两侧接头位置使用焊条进行焊接，进而按照设计图纸中的基本要求，选择应用“U”型钢对各部分进行联结，并检查钢拱架中的薄弱结构位置，随后对其进行焊接固定。

　　等待其中一个钢拱架完成焊接固定之后，需要使用槽钢在对应位置焊接，从而确保钢拱架能够获得更加稳定的加固效果。由于在巷道支护施工中难免会存在着围岩状态较差的区域结构，因此这样的区域展开施工，应当使用加密韩进对钢拱架的顶部进行联结，随后可选择将钢筋网片安装在钢拱架的腰线上，形成有效的固定效果。巷道内的部分区域也存在塌方隐患，针对此类区域，在支护施工中，需要选择在布置钢拱架的基础上，加固每一拱架的锚杆脚位置，使用打锁脚锚杆展开加固处理，本次工程中所使用的锁脚锚杆具有2.5m的长度，边墙两侧应当设置3排锁脚锚杆，每一排设置两根左右，并使用“U”型钢筋在锚杆端部进行焊接，要求保持1m左右的纵向间距。

　　2.5结果分析

　　综合上文当中的新奥法施工流程，本次施工中选择将钢拱架支护在指定位置上，其余点位观察变形情况发现具有良好的相继收敛效果，因此没有对其增加支护。通过观察增加钢拱架支护之后的测点位置，发现巷道变形情况逐步收敛。结合实际施工效果进行分析，发现试点之后的断面具有良好的稳定性表现，因此可将其持续向其他点位进行推广，通过对施工经验进行总结，归纳铅锌矿巷道断层、产状、岩层水量以及裂隙发育程度等众多内容，要求在施工中创建以巷道变形等为指标的考核工作。通过对变形程度进行累计，观察收敛程度，在此类矿体巷道掘进过程中可适当地使用钢拱架加以控制。

　　针对具有较大位移变形且明显超出阈值范围内的部分，应当通过加强支护的方式起到有效支撑作用，在经过两个月的实践之后，综合新奥法巷道支护的有效性，发现相较于原始支护方式，钢拱架的支护工程量有效降低，混凝土喷射支护工作量进一步增加，在每平方米内的围岩破碎区域展开支护施工时的成本支出显著降低。且在更换新奥法支护施工之后，在巷道内也没有发生由强度不足所造成的巷道坍塌等隐患。因此进一步证明新奥法对于保障铅锌矿等巷道结构稳定性具有积极意义，可降低支护工程量，经济性与技术性均具有明显优势。

　　2.6加强支护

　　根据本次支护施工的具体情况进行总结，考虑到在初步施工阶段可能会发生较大的变形量，超出预期设定范围，或是发现内部变位情况较为明显。尤其是在巷道工作面已经挖掘到与测量断面间距为2倍参数的状态时，当前断面的内空变位速度仍处于较快状态，这样将会增加巷道塌陷风险。针对这一情况，应当在发生危险时立即停止开挖，并根据现场情况加强支护。若判断巷道内为软弱岩质且发生破碎现象，应当在正式挖掘之前使用混凝土对开挖工作面进行封闭喷射，并使用超前锚杆对该工作面起到有效加固作用。若在首层混凝土喷射结束后发现在支护面上出现明显的裂缝应当及时展开二次喷射处理，并对混凝土喷射层厚度进行调整，促使支护保护结构具有较好的强度。对危险面支护时可选择延长锚杆长度或是增加锚杆数量，通常情况下，选择长锚杆支护相较于增加锚杆数量起到的支护效果更加良好。而实际应用锚杆展开支护作业时应当参考轴向力、拉拔力等各项参数确定基本的数据。

　　3结语

　　在以往铅锌矿巷道掘进过程中所应用的支护方式通常使用被动承载荷载理念，但这样的方式无法充分顾及周围的客观条件，支护结构无法适应巷道的实际情况。因此使用新奥法进行支护，可充分考虑围岩结构强度，并以围岩结构为主提升支护承载性能，通过科学测量监测，设置混凝土喷射支护结合钢拱架及在巷道内进行支护，从而可对破碎岩体冒落加以控制，避免影响施工进度并对岩体起到有效保护作用。