地下矿山开采围岩稳定性控制技术研究

姓名：贾喜龙

身份证：15262519911018453X

摘要

地下矿山开采过程中，围岩稳定性是保障井下采矿作业安全、提升开采效率、降低矿山灾害风险的核心要素。随着矿山开采深度持续增加，地应力显著提升，围岩破碎、裂隙发育、顶板垮落、片帮、巷道变形等稳定性问题愈发突出，极易引发坍塌、冒顶等安全事故，严重制约矿山安全生产与高效开采。本文结合地下矿山开采工程实际，系统分析围岩失稳的主要影响因素与破坏机理，总结当前矿山围岩控制现存问题，针对性梳理优化支护、应力调控、充填治理、动态监测等一系列稳定性控制关键技术，提出适配不同复杂地质条件的围岩综合治理方案。研究成果可为地下矿山围岩灾害防控、支护体系优化、安全生产提质增效提供理论参考与工程实践依据。

关键词：地下矿山；围岩稳定性；开采扰动；支护技术；灾害控制

一、引言

矿产资源是工业发展与国民经济建设的基础能源与原材料，地下矿山开采是矿产资源开发的主要方式。在地下采矿作业中，巷道掘进、采场开挖、矿石回采会持续扰动原始岩体应力平衡状态，引发围岩应力重新分布，进而出现岩体变形、裂隙扩展、结构破损等失稳现象。相较于浅部开采，深部矿山存在高地应力、高渗透压、强开采扰动等复杂工况，围岩呈现出变形量大、破坏突发性强、失稳范围广的特点，大幅提升了井下开采的安全风险。

围岩稳定性控制作为矿山地压治理、安全生产管理的核心工作，直接关系井下作业人员生命安全、设备运行稳定与矿山开采经济效益。当前部分矿山仍存在支护方案不合理、控制技术单一、动态监测滞后、综合治理体系不完善等问题，难以适配复杂地质条件下的围岩稳定管控需求。因此，深入探究地下矿山围岩失稳机理，优化升级稳定性控制技术，构建系统化、精准化的围岩防控体系，对推动地下矿山安全、高效、绿色开采具有重要的工程价值与现实意义。

二、地下矿山围岩失稳影响因素与破坏机理

2.1 围岩失稳主要影响因素

地下矿山围岩稳定性受地质条件、开采工艺、支护方式、环境因素等多重因素耦合影响。地质条件是基础性影响因素，岩体自身完整性、裂隙发育程度、岩层结构、围岩强度、地下水分布直接决定岩体承载能力。破碎岩体、节理发育岩层、软弱夹层分布区域，岩体整体性差、承载力低，极易发生变形失稳。地下水的渗透软化、冲刷作用会大幅降低岩体结构面摩擦力与黏聚力，加剧裂隙扩张，诱发围岩片帮、垮落。

开采扰动是围岩失稳的核心诱因，矿山掘进与回采作业会打破原始地应力平衡，造成巷道周边、采场周围应力集中，当集中应力超过岩体极限强度时，便会引发岩体破坏。同时，开采顺序不合理、采场跨度偏大、预留矿柱尺寸不足等不规范开采行为，会进一步加剧应力扰动，扩大围岩失稳范围。此外，支护参数不合理、支护施工滞后、支护结构老化破损等问题，会导致围岩缺乏有效约束，无法抵御地压作用，最终引发失稳灾害。

2.2 围岩破坏基本机理

地下矿山围岩破坏主要分为弹性变形、塑性变形、裂隙贯通、整体失稳四个阶段。开挖初期，围岩在应力作用下产生弹性变形，岩体整体保持稳定；随着应力持续作用，岩体进入塑性变形阶段，内部微裂隙逐步萌生、扩展；持续的开采扰动会使零散裂隙相互贯通，形成贯通性破损结构，岩体完整性彻底破坏；最终在高地应力、地下水耦合作用下，出现顶板冒落、巷帮片帮、采场坍塌等整体失稳灾害。深部矿山围岩还存在岩爆、蠕变破坏等特殊失稳形式，破坏突发性、破坏性更强，防控难度更大。

三、当前围岩稳定性控制现存问题

3.1 支护技术单一，适配性不足

部分中小型矿山长期沿用传统单一锚杆、喷射混凝土支护模式，支护方案标准化、同质化严重，未结合现场地质条件、开采深度、应力分布差异化设计。对于深部高地应力、破碎围岩区域，传统被动支护强度不足、变形适配性差，无法有效抵御围岩持续变形，易出现支护开裂、失效、破损等问题，难以实现长效稳定控制。

3.2 重支护轻调控，应力治理缺失

多数矿山围岩控制工作过度依赖被动支护加固，忽视地应力主动调控，存在“重加固、轻卸压”的治理短板。开采扰动引发的高集中应力无法有效释放，持续作用于支护结构与围岩本体，长期累积易造成支护过载失效，诱发突发性围岩灾害，围岩控制的长效性与稳定性不足。

3.3 动态监测滞后，预警能力薄弱

部分矿山围岩监测体系不完善，监测设备布设稀疏、监测数据更新滞后，无法实时捕捉围岩变形、应力变化、裂隙扩展的动态规律。缺乏智能化预警机制，难以提前预判围岩失稳风险，只能在灾害隐患显现后被动处置，无法实现提前防控、精准治理。

3.4 综合治理体系不完善

围岩控制工作缺乏系统性思维，支护加固、应力卸压、充填治理、防水防渗等技术衔接不足，多为单一技术零散应用，未形成协同防控体系。同时施工流程不规范、质量管控不严，部分支护工程施工精度不足、质量不达标，进一步降低围岩控制效果。

四、地下矿山围岩稳定性核心控制技术

4.1 差异化复合支护技术

针对不同地质条件、开采区域围岩特性，采用差异化复合支护体系，替代传统单一支护模式。对于浅部完整围岩区域，采用常规锚网喷支护即可满足稳定需求；对于破碎围岩、节理发育区域，采用“锚杆+锚索+金属网+喷射混凝土”联合支护，强化围岩表层约束与深部锚固效果；对于深部高地应力、大变形围岩，搭配U型钢、液压支架等强力支护结构，提升整体支护强度。通过深浅结合、刚柔并济的复合支护方式，充分调动围岩自身承载能力，实现围岩长效稳定。

4.2 地应力主动卸压调控技术

坚持“主动卸压、科学控压”理念，通过应力调控从源头降低围岩失稳风险。常用技术包括钻孔卸压、爆破卸压、切顶卸压等，通过人工干预打破应力集中区域的应力分布状态，将高集中应力转移至深部稳定岩体，降低巷道、采场周边围岩应力负荷。同时优化开采顺序与采场参数，合理预留矿柱，规避高强度应力叠加，从开采工艺层面减少围岩扰动，保障围岩应力平衡稳定。

4.3 采空区充填加固技术

采空区空置是引发围岩大范围失稳、地表沉降的重要诱因。采用嗣后充填、分区充填等绿色充填技术，利用膏体充填、矸石充填材料填充采空区域，可有效支撑上覆岩层，抑制围岩变形与裂隙扩展，消除采空区地压隐患。充填体可与围岩、矿柱形成协同承载结构，大幅提升整体岩体稳定性，同时解决矸石堆积、地表塌陷问题，实现安全开采与绿色开采协同推进。

4.4 智能化动态监测与预警技术

构建自动化、智能化围岩监测体系，布设围岩位移监测仪、应力传感器、裂隙监测设备，实时采集围岩变形、应力变化、支护受力等核心数据。依托大数据技术对监测数据进行分析研判，精准掌握围岩动态变化规律，建立分级预警机制，对潜在失稳风险提前预警、提前处置。通过动态监测、实时分析、精准预警、闭环治理，实现围岩稳定性全过程管控。

五、结论与展望

地下矿山围岩失稳是地质条件、开采扰动、支护管控、环境因素多重耦合作用的结果，是制约矿山安全生产的核心难题。当前矿山围岩控制存在支护适配性差、应力调控不足、监测预警滞后、综合治理不完善等问题。通过采用差异化复合支护、主动应力卸压、采空区充填加固、智能化动态监测、水害综合防控等协同技术，可有效解决不同复杂工况下的围岩失稳问题，显著提升井下岩体稳定性，降低矿山地质灾害风险。

随着矿山开采向深部、智能化、绿色化方向发展，围岩稳定性控制将逐步向“主动防控、智能研判、协同治理、长效稳定”转型。后续应持续优化智能化监测预警技术，研发高强度、高适配的新型支护材料与技术，构建多技术融合的围岩协同防控体系，全面提升地下矿山围岩安全管控水平，为矿山高质量安全开采提供坚实保障。

参考文献

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