铁矿地下开采巷道围岩稳定性控制技术研究
陈宏博  身份证：1408**********0010

摘要：铁矿地下开采过程中，巷道围岩稳定性控制是保障矿山安全生产的核心问题。随着铁矿开采深度不断增加，高应力、复杂地质条件等因素导致巷道围岩变形破坏问题日益突出。本文围绕铁矿地下开采巷道围岩稳定性控制技术展开系统研究，分析了围岩失稳的主要形式与机理，探讨了围岩稳定性评价方法，重点阐述了锚杆支护、喷射混凝土支护、联合支护以及注浆加固等关键技术，并提出了基于围岩分类的差异化控制策略，旨在为铁矿巷道围岩稳定性控制提供理论参考与技术支撑。

关键词：铁矿；地下开采；巷道围岩；稳定性；控制技术

一、引言

铁矿资源是我国工业发展的重要基础原料，地下开采是铁矿开采的主要方式之一。巷道作为矿山生产的关键通道，其围岩稳定性直接影响采矿作业的安全与效率。随着浅部资源的逐渐枯竭，铁矿开采正向深部延伸，高地应力、复杂工程地质条件以及采动影响等因素导致巷道围岩变形破坏问题愈发严峻。因此，深入研究铁矿地下开采巷道围岩稳定性控制技术，对于保障矿山安全生产、降低维护成本、提高资源回收率具有重要的理论价值和现实意义。

二、巷道围岩失稳机理分析

（一）围岩失稳的主要形式

铁矿巷道围岩失稳表现形式多样，主要包括以下几种类型。顶板冒落是最常见的失稳形式，当顶板岩层完整性较差或支护不足时，易发生局部或大面积的顶板垮落。侧帮片帮表现为巷道两帮岩体向巷道空间内鼓出或剥落，在软弱岩层中尤为突出。底鼓现象在深部高应力巷道中较为普遍，底板岩层在压力作用下向上隆起。此外，巷道断面收缩变形也反映了围岩整体稳定性下降的趋势。

（二）围岩失稳的内在机理

从力学机理来看，巷道开挖打破了原岩应力平衡状态，围岩应力重新分布。在应力集中区，若围岩强度不足以承受调整后的应力水平，就会发生屈服破坏。对于坚硬脆性岩体，主要表现为张拉破坏和剪切破坏；对于软弱破碎岩体，则表现出显著的塑性变形特征。从工程地质角度分析，岩体结构面发育程度、充填物性质、地下水作用等因素均对围岩稳定性产生重要影响。节理裂隙的切割作用降低了岩体的整体强度，而地下水渗流则会软化岩体、劣化结构面力学参数。

三、围岩稳定性评价方法

围岩稳定性评价是确定合理支护方案的基础。工程地质分析法通过对岩体结构类型、结构面特征、岩石强度等指标的调查分析，对围岩质量进行定性评价。围岩分类方法如RMR分类、Q系统分类等，通过量化多项地质和工程指标，将围岩划分为不同等级，为支护设计提供依据。现场监测法利用收敛计、多点位移计、锚杆测力计等仪器设备，实时监测巷道表面位移、深部位移和支护受力状况，动态评价围岩稳定性状态。数值模拟方法能够模拟不同工况下围岩应力场和位移场的变化规律，为支护参数优化提供参考。实践中应将多种方法有机结合，形成综合评价体系。

四、围岩稳定性控制关键技术

（一）锚杆支护技术

锚杆支护是铁矿巷道围岩控制的核心手段。锚杆通过锚固力将不稳定岩层悬吊于稳定岩层之上，或通过挤压作用在围岩中形成承载拱。全长锚固锚杆能够提供持续的锚固力，适用于节理发育的岩体；端头锚固锚杆施工简便，适用于完整性较好的顶板。预应力锚杆通过施加主动预应力，能够有效控制围岩早期变形。锚杆的布置参数，包括长度、间距、角度等，需根据围岩条件和巷道断面尺寸合理确定。对于大跨度或复杂应力条件下的巷道，可采用锚索进行补强加固。

（二）喷射混凝土支护技术

喷射混凝土能够及时封闭围岩表面，防止岩块掉落，同时与围岩共同承载。干喷法工艺简单但粉尘大、回弹率高；湿喷法能够有效降低粉尘、提高混凝土质量。在软弱破碎围岩中，可掺入钢纤维或合成纤维形成纤维喷射混凝土，显著提高抗裂性能和韧性。喷射混凝土厚度应根据围岩条件和巷道用途确定，一般为50～150毫米。对于淋水段巷道，应选用快凝早强型喷射混凝土材料。

（三）联合支护技术

锚杆与喷射混凝土的组合即锚喷支护，是铁矿巷道最常用的支护形式。锚杆承担深部围岩锚固作用，喷射混凝土控制表层围岩稳定，二者协同工作效果显著。在高应力软岩巷道中，可采用锚喷网联合支护，在锚喷基础上增加金属网，形成“锚杆—网—喷”三层结构，有效控制围岩碎胀变形。对于极破碎围岩或大变形巷道，可进一步采用锚喷网架联合支护，即增加可缩性金属支架或U型钢支架，形成多层次、多手段的复合支护体系。

（四）注浆加固技术

注浆是改善围岩自身承载能力的有效手段。水泥浆液适用于裂隙较大的岩体，化学浆液或超细水泥浆液可用于微细裂隙的注浆加固。注浆能够充填岩体裂隙，提高岩体完整性和强度，同时起到防水堵漏作用。工作面预注浆在巷道掘进前实施，可预先改良前方围岩条件；后注浆则在巷道开挖支护后实施，用于弥补支护不足或处理围岩变形。注浆压力、浆液配比和注浆孔布置是影响注浆效果的关键参数。

五、基于围岩分类的控制策略

针对不同类型围岩应实施差异化控制策略。Ⅰ类、Ⅱ类稳定围岩可采用锚杆局部支护或喷射混凝土封闭即可；Ⅲ类中等稳定围岩应采用系统锚杆配合喷射混凝土的常规锚喷支护；Ⅳ类不稳定围岩需采用锚喷网联合支护，必要时增加注浆加固；Ⅴ类极不稳定围岩应采用锚喷网架联合支护并结合超前注浆的综合控制方案。在控制策略实施过程中，应建立动态反馈机制，根据监测数据及时调整支护参数，形成“评价—设计—施工—监测—调整”的闭环控制流程。

六、结语

铁矿地下开采巷道围岩稳定性控制是一项系统工程，涉及围岩失稳机理认识、稳定性科学评价以及支护技术合理选用等多个环节。锚杆支护、喷射混凝土、联合支护和注浆加固各有特点和适用条件，实践中应坚持“因地制宜”原则，在围岩分类基础上制定差异化的综合控制方案。同时，应注重现场监测与动态设计的有机结合，不断完善和优化控制技术体系。随着铁矿开采向深部延伸，高地应力、复杂工程地质条件下的围岩稳定性控制问题将更加突出，未来应进一步加强新型高强支护材料研发、智能监测预警技术应用以及数值模拟与现场实践的深度融合，为深部铁矿安全高效开采提供更加可靠的技术保障。

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