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摘要：本文介绍了我公司在承包李拐铅锌矿开拓工程施工过程中，通过不良工程地质条件时采用超前支护的手段及效果，实践中收到了良好效果。现代矿山企业都把“安全第一，预防为主” 作为安全生产指导方针。在矿山井巷施工中都不可避免会遇到不良工程地质条件，因此，施工中采用超前支护，既能保证施工人员的安全，又能避免因工程改道而造成的工期延误或者工程报废的不良后果，因而达到了生产中“以人为本、构建和谐企业”，降低成本的宗旨。
关键词：矿山安全；开拓工程；超前支护
1 前言
开拓工程是矿山地下开采压、通、排、提系统等工程的“咽喉”，在矿山初步设计方案、施工图及矿山基建（生产）施工中都显得十分重要，任何一个矿山实施井下开采时都必不可少。矿山能否按计划投产，基建（生产持续）开拓工程是首要工作，但是，施工中都不可避免会遇到不良工程地质条件（断层、破碎带、软弱带及突水）等地质因素影响。遇到这种情况时，若采取的抢险施工组织和措施不当，将造成工期延误、工程改道（工程报废）情况时有发生，严重时施工人员安全受到威胁（发生安全事故）及工程成本增加的严重后果。
李拐铅锌矿体主要赋存于昌宁组下段（∈？ch1）的层间构造破碎带中，矿体沿层间破碎带呈似层状、透镜状产出，单矿体走向长一般180m—270m，厚度1.0m-4.0m不等，平均倾角65°-70°。岩石多为碎裂状变质云母石英片岩、石英砂岩及板岩。由于断裂带内岩石受挤压，较为破碎，普遍具糜棱岩化等现象，并伴有涌水。致使开拓工程在施工过程中经常出现塌方，给施工人员造成安全隐患。因此，认真分析研究，探索寻求开拓工程在施工过程中安全、经济、有效的支护方法，已成为李拐铅锌矿井巷掘进中的一个重要课题。
2 开采技术条件简述
区域构造属保山—施甸南北向构造带。断裂以北东向为主，次为北西向。主要有柯街河断裂、大寨山断裂等；次为北东、北东东向，且切割北北西向断裂。
区域出露地层，从古生界—新生界均有分布。矿区出露地层较为单一，主要为古生界寒武系地层及新生界上第三系地层，岩性为紫红夹灰绿色砾岩、泥岩夹砂岩、板岩，绢云母石英片岩、白云母方解石片岩、白云长石石英片岩、长石方解石绢云母片岩夹变质砂岩。
区内地表水系较发育，主要的地表常年河流为李拐河，常年平均流量为0.01～11.50m3/s，李拐河由东向西南流过矿区，在矿区中部从V1、V2矿体中段通过。含矿地层为绢云母石英片岩，片理十分发育，岩体破碎，在李拐河边局部地段见片流浸出；多数钻孔及坑道显示，河水通过裂隙破碎带对地下水进行补给，李拐河与矿床充水有水力联系，对矿床充水有一定的影响。
受李拐背斜影响，在背斜两翼大型的张性裂隙及次级小断层发育，这些张性裂隙及次级小断层均属矿层的赋存体。裂隙及次级小断层具张性特征，裂隙构造带及次级小断层均以大角度穿切地层。在该裂隙构造带及次级小断层以大角度穿切地层后，出露地表时，在坑道中见围岩及矿体有大量滴水现象，估算涌水量80-150 m3/d，
矿体多产于层间构造破碎带内，构造控矿作用明显，岩性多为碎裂状变质云母石英片岩、石英砂岩及板岩，由于断裂带内岩石受挤压，较为破碎，普遍具糜棱岩化等现象。影响矿岩稳固性的因素有：风化程度、岩石片理、断层（皱褶）的发育程度、软弱层及矿围岩含水情况等。矿区井巷及地下开采区工程地质条件差异较大。矿床工程地质条件总体为以软硬相间层状岩类为主的中等类型。
3 开拓过程中遇到的工程地质问题
井巷工程施工中，由于矿区井巷及地下开采区工程地质条件差异较大，坑道在弱（未）风化的坚硬岩体（砂岩）中掘进，围岩稳固性较好；但在强风化、片理发育的绢云母石英片岩中或软弱夹层、断裂破碎带中，围岩遇水易软化，极易产生变形及冒顶、片帮、侧胀、底鼓等不良工程地质现象。由于开拓工程受这几个不利因素的影响，矿山在基建开拓过程中曾经发生的典型例子：4号坑（1365m）新6号坑（1332m）及5号坑（1310m）平巷施工中在遇到含水的风化带、片理发育的绢云母石英片岩中或软弱夹层，施工极为困难。坑道严重变形，导致了严重变形、断面减小影响了人行与电机车（矿车）的安全距离不够；4号坑（1365m）回风工程掘进至325m处时，新6号坑（1332m）掘进至158m处，遇断层破碎带并发生短时突水情况，造成坑道严重塌方，砼支护起不了作用，经过2个多月连续塌方抢险，最终还是没有通过该地段，最后经指挥部研究确定改道方案，，导致工程报废，成本增加（巷道支护率分别为75%、80%和85%），工期严重滞后，影响了整个矿山的投产计划。因此，寻求一种在开拓工程施工中遇不良工程地质情况的支护方法，既可保证安全施工又不耽误工程，能如期实施的支护方法无疑是十分必要的。
4 支护方法的探索
为了总结开拓工程在遇到不良地质条件有效的应急方法，甲乙双方技术管理部门的相关技术人员，认真分析总结了基建开拓中支护方法的教训，生产开拓中曾经在多个中段坑道穿过软弱地段时进行过多种形式的支护方案，经过不同方案的比较，最终把5号坑（1310m）开拓掘进工程作为超前支护的实验地段。由于该坑道要穿过李拐河，坑道距河面垂直高度80m，坑道掘进多数地段岩石破碎并伴有涌水，施工中塌方、冒顶及涌水频繁，出渣作业过程中安全是最大问题。为此，施工技术人员根据现场实际情况，查阅相关资料，经反复探讨、研究后，决定进行支护试验。具体操作方法见图
超前支护主视图 超前支护侧视图
具体实施步骤如下：
⑴ 施工技术人员必须每天到现场指导平巷迎头作业面施工，做好地质编录和观测工作，以便及时掌握岩层变化情况，提前做好可能出现塌方的一切应急准备；
⑵ 支护顺序：当出现塌方迹象时（岩性变差、坑道涌水）要及时采取超前支护，在迎头退出1m左右处架设钢架，用长2.5—3m，φ为32mm、38mm的圆钢（锚杆），以钢架横梁为支撑点，锚杆沿横梁水平方向每隔150mm往平巷前进方位上仰15°呈扇形打进，锚杆留在钢架横梁后面200mm左右的一段，锚杆的环向能力和沿锚杆产生的摩擦力以及托板对岩石的反力，构成对岩石产生多向约束，在锚杆周围形成压力球，而使岩体处于三向受压状态。因此由锚杆组成的锚杆群，使压力球连锁和重合，则在被锚杆加固的区域内形成压缩带，当经受围岩移动或爆破震动时，柔性的钢管随之弯曲，使锚杆固力有较大的提高，从而更有效的发挥岩体的自支承能力，达到加固顶板的目的，形成一个由外力作用产生的临时安全棚，然后出渣工才能到迎头作业，出渣往前推进300mm时，要及时进行钢架支护，为下一次打超前锚杆创造条件，以后施工工序以此类推向前掘进，既能达到安全生产，也可保证工程施工进度和质量。
5 实施效果
5号坑（1310m）開拓工程在通过李拐河下面的掘进中，成功应用了超前支护方案进行施工，在通过该地段时施工人员没有受到任何伤害，工程按预定计划如期完成，为后续沿脉平巷工程和生产探矿工程的开展争取到了时间，使工程施工进度、安全和质量得到了保障。
6结束语
⑴ 矿山在地下开采实施过程中，开拓工程是贯穿整个矿山井下压、通、排、提、供系统的脉络。井巷工程往往由于受不良工程地质因素的影响，在施工中不可避免的会遇到冒顶、片帮等棘手的塌方问题，遇上塌方地段也只有采取有效的支护方法进行支护，才能保证工程的顺利实施和矿山正常的生产开拓。故此，采用地下开采的矿山对井下支护方法的实践应用及研究是长期的、十分必要的。
⑵ 众所周知井下作业属高危行业，如何酿造安全的工作环境是地下开采矿山井巷工程实施过程中的重点，而井巷工程施工中冒顶、片帮的塌方地段最易出现安全隐患，危及人身安全，目前在矿山井巷工程施工中能有效预防和消除此类安全隐患的措施之一，就是及时采取适宜本矿山矿围岩的支护形式。鉴于超前支护在矿山井巷工程实施过程中能起到安全防护作用，仍还要不断探索，依靠科技手段，在今后矿山开拓工程在施工过程中，努力寻找确实能解决开拓生产安全隐患的措施方法，成为从事矿山开采的工程技术人员不断探索、完善的一项长期的任务。
作者简介：
冯大森（1970-）男 云南人 工程师 主要从事矿山井巷工程施工与采矿生产管理工作。
关键词：矿山安全；开拓工程；超前支护
1 前言
开拓工程是矿山地下开采压、通、排、提系统等工程的“咽喉”，在矿山初步设计方案、施工图及矿山基建（生产）施工中都显得十分重要，任何一个矿山实施井下开采时都必不可少。矿山能否按计划投产，基建（生产持续）开拓工程是首要工作，但是，施工中都不可避免会遇到不良工程地质条件（断层、破碎带、软弱带及突水）等地质因素影响。遇到这种情况时，若采取的抢险施工组织和措施不当，将造成工期延误、工程改道（工程报废）情况时有发生，严重时施工人员安全受到威胁（发生安全事故）及工程成本增加的严重后果。
李拐铅锌矿体主要赋存于昌宁组下段（∈？ch1）的层间构造破碎带中，矿体沿层间破碎带呈似层状、透镜状产出，单矿体走向长一般180m—270m，厚度1.0m-4.0m不等，平均倾角65°-70°。岩石多为碎裂状变质云母石英片岩、石英砂岩及板岩。由于断裂带内岩石受挤压，较为破碎，普遍具糜棱岩化等现象，并伴有涌水。致使开拓工程在施工过程中经常出现塌方，给施工人员造成安全隐患。因此，认真分析研究，探索寻求开拓工程在施工过程中安全、经济、有效的支护方法，已成为李拐铅锌矿井巷掘进中的一个重要课题。
2 开采技术条件简述
区域构造属保山—施甸南北向构造带。断裂以北东向为主，次为北西向。主要有柯街河断裂、大寨山断裂等；次为北东、北东东向，且切割北北西向断裂。
区域出露地层，从古生界—新生界均有分布。矿区出露地层较为单一，主要为古生界寒武系地层及新生界上第三系地层，岩性为紫红夹灰绿色砾岩、泥岩夹砂岩、板岩，绢云母石英片岩、白云母方解石片岩、白云长石石英片岩、长石方解石绢云母片岩夹变质砂岩。
区内地表水系较发育，主要的地表常年河流为李拐河，常年平均流量为0.01～11.50m3/s，李拐河由东向西南流过矿区，在矿区中部从V1、V2矿体中段通过。含矿地层为绢云母石英片岩，片理十分发育，岩体破碎，在李拐河边局部地段见片流浸出；多数钻孔及坑道显示，河水通过裂隙破碎带对地下水进行补给，李拐河与矿床充水有水力联系，对矿床充水有一定的影响。
受李拐背斜影响，在背斜两翼大型的张性裂隙及次级小断层发育，这些张性裂隙及次级小断层均属矿层的赋存体。裂隙及次级小断层具张性特征，裂隙构造带及次级小断层均以大角度穿切地层。在该裂隙构造带及次级小断层以大角度穿切地层后，出露地表时，在坑道中见围岩及矿体有大量滴水现象，估算涌水量80-150 m3/d，
矿体多产于层间构造破碎带内，构造控矿作用明显，岩性多为碎裂状变质云母石英片岩、石英砂岩及板岩，由于断裂带内岩石受挤压，较为破碎，普遍具糜棱岩化等现象。影响矿岩稳固性的因素有：风化程度、岩石片理、断层（皱褶）的发育程度、软弱层及矿围岩含水情况等。矿区井巷及地下开采区工程地质条件差异较大。矿床工程地质条件总体为以软硬相间层状岩类为主的中等类型。
3 开拓过程中遇到的工程地质问题
井巷工程施工中，由于矿区井巷及地下开采区工程地质条件差异较大，坑道在弱（未）风化的坚硬岩体（砂岩）中掘进，围岩稳固性较好；但在强风化、片理发育的绢云母石英片岩中或软弱夹层、断裂破碎带中，围岩遇水易软化，极易产生变形及冒顶、片帮、侧胀、底鼓等不良工程地质现象。由于开拓工程受这几个不利因素的影响，矿山在基建开拓过程中曾经发生的典型例子：4号坑（1365m）新6号坑（1332m）及5号坑（1310m）平巷施工中在遇到含水的风化带、片理发育的绢云母石英片岩中或软弱夹层，施工极为困难。坑道严重变形，导致了严重变形、断面减小影响了人行与电机车（矿车）的安全距离不够；4号坑（1365m）回风工程掘进至325m处时，新6号坑（1332m）掘进至158m处，遇断层破碎带并发生短时突水情况，造成坑道严重塌方，砼支护起不了作用，经过2个多月连续塌方抢险，最终还是没有通过该地段，最后经指挥部研究确定改道方案，，导致工程报废，成本增加（巷道支护率分别为75%、80%和85%），工期严重滞后，影响了整个矿山的投产计划。因此，寻求一种在开拓工程施工中遇不良工程地质情况的支护方法，既可保证安全施工又不耽误工程，能如期实施的支护方法无疑是十分必要的。
4 支护方法的探索
为了总结开拓工程在遇到不良地质条件有效的应急方法，甲乙双方技术管理部门的相关技术人员，认真分析总结了基建开拓中支护方法的教训，生产开拓中曾经在多个中段坑道穿过软弱地段时进行过多种形式的支护方案，经过不同方案的比较，最终把5号坑（1310m）开拓掘进工程作为超前支护的实验地段。由于该坑道要穿过李拐河，坑道距河面垂直高度80m，坑道掘进多数地段岩石破碎并伴有涌水，施工中塌方、冒顶及涌水频繁，出渣作业过程中安全是最大问题。为此，施工技术人员根据现场实际情况，查阅相关资料，经反复探讨、研究后，决定进行支护试验。具体操作方法见图
超前支护主视图 超前支护侧视图
具体实施步骤如下：
⑴ 施工技术人员必须每天到现场指导平巷迎头作业面施工，做好地质编录和观测工作，以便及时掌握岩层变化情况，提前做好可能出现塌方的一切应急准备；
⑵ 支护顺序：当出现塌方迹象时（岩性变差、坑道涌水）要及时采取超前支护，在迎头退出1m左右处架设钢架，用长2.5—3m，φ为32mm、38mm的圆钢（锚杆），以钢架横梁为支撑点，锚杆沿横梁水平方向每隔150mm往平巷前进方位上仰15°呈扇形打进，锚杆留在钢架横梁后面200mm左右的一段，锚杆的环向能力和沿锚杆产生的摩擦力以及托板对岩石的反力，构成对岩石产生多向约束，在锚杆周围形成压力球，而使岩体处于三向受压状态。因此由锚杆组成的锚杆群，使压力球连锁和重合，则在被锚杆加固的区域内形成压缩带，当经受围岩移动或爆破震动时，柔性的钢管随之弯曲，使锚杆固力有较大的提高，从而更有效的发挥岩体的自支承能力，达到加固顶板的目的，形成一个由外力作用产生的临时安全棚，然后出渣工才能到迎头作业，出渣往前推进300mm时，要及时进行钢架支护，为下一次打超前锚杆创造条件，以后施工工序以此类推向前掘进，既能达到安全生产，也可保证工程施工进度和质量。
5 实施效果
5号坑（1310m）開拓工程在通过李拐河下面的掘进中，成功应用了超前支护方案进行施工，在通过该地段时施工人员没有受到任何伤害，工程按预定计划如期完成，为后续沿脉平巷工程和生产探矿工程的开展争取到了时间，使工程施工进度、安全和质量得到了保障。
6结束语
⑴ 矿山在地下开采实施过程中，开拓工程是贯穿整个矿山井下压、通、排、提、供系统的脉络。井巷工程往往由于受不良工程地质因素的影响，在施工中不可避免的会遇到冒顶、片帮等棘手的塌方问题，遇上塌方地段也只有采取有效的支护方法进行支护，才能保证工程的顺利实施和矿山正常的生产开拓。故此，采用地下开采的矿山对井下支护方法的实践应用及研究是长期的、十分必要的。
⑵ 众所周知井下作业属高危行业，如何酿造安全的工作环境是地下开采矿山井巷工程实施过程中的重点，而井巷工程施工中冒顶、片帮的塌方地段最易出现安全隐患，危及人身安全，目前在矿山井巷工程施工中能有效预防和消除此类安全隐患的措施之一，就是及时采取适宜本矿山矿围岩的支护形式。鉴于超前支护在矿山井巷工程实施过程中能起到安全防护作用，仍还要不断探索，依靠科技手段，在今后矿山开拓工程在施工过程中，努力寻找确实能解决开拓生产安全隐患的措施方法，成为从事矿山开采的工程技术人员不断探索、完善的一项长期的任务。
作者简介：
冯大森（1970-）男 云南人 工程师 主要从事矿山井巷工程施工与采矿生产管理工作。