复杂地质条件下采矿工程巷道支护技术优化研究

摘要：复杂地质条件下采矿工程巷道支护面临着岩层破碎、断层发育、水文环境复杂等多重挑战，支护设计与施工难度大幅增加，直接影响工程安全与生产效率。本文系统分析了复杂地质环境对巷道支护稳定性的影响，梳理了目前常用支护技术的局限，提出了支护结构合理化设计、材料创新应用、施工工艺优化及动态监测维护等综合优化策略。研究表明，针对不同地质特点制定差异化、系统化的支护方案，能够显著提升巷道稳定性与支护系统的适应性，有效防控地质灾害风险，为采矿工程安全高效推进提供有力技术支撑。

关键词：复杂地质条件；采矿工程；巷道支护

一、复杂地质条件对巷道支护的影响

（一）岩层破碎对支护稳定性的影响

岩层破碎严重影响巷道围岩的稳定性，在破碎带中岩体整体性差、裂隙发育、承载力弱，受力后易产生变形破坏现象，导致巷道收敛、拱顶下沉甚至局部坍塌。破碎岩层下围岩变形具有快速性与不可逆性，传统刚性支护结构在初期难以形成有效约束力，易出现锚固失效或支护系统超载破坏，增加施工难度与安全风险。破碎带内岩体的节理裂隙常与地下水渗流通道叠加，进一步降低了围岩强度，加剧了巷道变形的不确定性。因此在此类条件下，支护体系需具备良好的初期承载性能和适应大变形能力，通过及时快速支护实现对围岩变形的有效控制，减少不良变形积累，确保巷道的安全稳定。

（二）断层发育对支护结构的挑战

断层发育地段存在显著的不连续性与岩性突变特征，断层破碎带内岩体极度松散，机械强度低，力学参数变异性大，且伴随有断层泥、断裂水等复杂因素，对支护结构造成巨大挑战。巷道通过断层带时，围岩受断层活动影响容易发生错动剪切，使支护构件受力复杂、变形剧烈，极易诱发锚杆剪断、支护棚架扭曲破坏等事故。断层附近岩体常常存在高地应力集中现象，导致局部区域塑性变形范围增大，支护结构必须具备良好的延性与吸能性能以适应应力集中与位移释放。在设计上应采用高延性材料与柔性支护技术，并根据地质超前探测结果动态调整支护参数与加固措施，实现对断层影响区域的精准支护与风险可控。

（三）水文地质条件对支护效果的影响

水文地质条件复杂的巷道区域，地下水丰富，水压大，渗透性强，对围岩稳定性与支护系统安全性产生深远影响。水流作用下，岩体强度降低，节理裂隙进一步张开，岩体软化破碎，导致围岩自稳能力下降，支护负担加重。水力侵蚀还容易引发泥化膨胀、滑动破坏，特别在涌水量大、压力高的条件下，常造成巷道突水、溃孔等严重灾害事故，直接威胁施工安全。水环境还加剧支护材料的腐蚀损坏，缩短支护构件的使用寿命，增加运维成本。因此在水文条件复杂区，应采用防水帷幕注浆、排水系统优化设计、耐水蚀支护材料应用等综合治理措施，同时实时监测涌水量与压力变化，动态调整支护策略，保障巷道长期稳定性与施工安全。

二、巷道支护技术的优化策略

（一）支护结构的合理设计

复杂地质条件下支护结构设计需坚持“围岩控制优先、支护与围岩协同受力”的原则，综合考虑围岩稳定性、地应力环境及施工工况，采用灵活可调的支护系统。通过细致的地质超前预报与围岩分级，精确划分不同稳定性区域，针对不同地段分别配置主动支护与被动支护措施，如在软弱破碎区段布置高密度锚杆喷护，断层破碎带设置组合支护结构，水文复杂区段辅以排水导流系统。支护结构应具备一定的延性与变形适应性，必要时采用主动加压支护或压密注浆技术增强围岩稳固性。支护参数设计需动态跟踪施工变形监测结果，及时调整锚杆长度、间距与支护厚度，实现以变应变、科学支护，确保支护体系与围岩共同协调变形，提升整体支护效果。

（二）支护材料的选择与应用

支护材料的选型与应用直接关系支护系统的长期可靠性与适应性，复杂地质环境要求支护材料具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐久性强等综合性能。锚杆材料方面，可优先选用高强钢锚杆、树脂锚固系统，提升初期支护承载力；在高腐蚀环境中，推荐使用镀锌锚杆或新型复合材料锚杆，延长使用寿命。喷射混凝土层应选用速凝、高粘结强度配比，配合纤维增强材料，提高整体抗裂、抗剥落性能。在围岩膨胀或大变形区域，可引入可伸缩锚杆、能量吸收锚杆，提升支护体系对变形冲击的缓释能力。材料施工应严格控制配制比例与施工工艺，确保支护材料性能稳定可靠，通过优质材料支撑复合支护系统，实现对复杂地质环境的精准适应与有效控制。

（三）施工工艺的改进

在复杂地质条件下，施工工艺的科学优化对于提升巷道支护质量与效率至关重要，应根据不同围岩条件制定差异化施工工序，强化初期快速支护，确保初始稳定。掘进与支护必须实现紧密配合，采用短进尺、多循环、快支护原则，避免围岩长时间暴露导致变形加剧。在断层、破碎带区域，应应用小导管预支护、超前锚固等技术手段增强围岩稳定性，在突水易涌区段优先完成帷幕注浆、止水帷帐施工。支护施作过程中，应应用全断面信息化监控系统，实时掌握围岩变形、支护受力变化，及时调整施工参数。推广机械化、智能化施工装备，如湿喷机械手、自动钻锚一体机，提升施工质量控制水平与作业安全性，为复杂地质条件下巷道支护提供坚实施工保障。

（四）支护系统的监测与维护

动态监测与维护是确保支护系统长期安全可靠运行的重要环节，应建立完善的支护状态实时监测体系，采用激光扫描、收敛监测、锚杆应力传感、地表变形监测等多种手段，对巷道围岩稳定性、支护构件受力状态进行连续跟踪分析。根据监测数据建立预警模型，设定变形量、锚杆应力等关键指标阈值，实现异常变化的快速预警与响应。在支护维护方面，应依据监测结果实施分级维护机制，对出现轻微损伤的支护构件及时加固，对局部变形剧烈区段进行加密支护或局部更换重支护体系。定期开展支护系统全面巡检与评估，更新支护系统的健康状态档案，结合智能分析系统动态优化维护策略，延长支护系统服役寿命，确保巷道结构的持久稳定与采矿工程的安全高效运行。

结束语：复杂地质条件下的采矿工程巷道支护工作充满挑战，需充分认清岩层破碎性、断层活动性及水文地质复杂性带来的不利影响，针对性制定科学高效的支护优化措施。通过支护结构合理设计、优质材料应用、先进施工工艺推广与完善的动态监测维护体系建设，可有效提升巷道稳定性，降低施工安全风险，延长支护系统服役寿命，保障采矿作业持续健康发展。未来应持续加强复杂地质条件下支护机理研究与新型智能支护技术创新，为实现采矿工程的本质安全与高质量发展提供更加坚实有力的技术支撑。

参考文献

[1]朱海东.复杂地质条件下巷道支护技术[J].工程地质学，2020，40（12）：120-127.

[2]韩举明.复杂地质条件下矿山巷道支护技术优化研究[J].建筑技术科学，2025，45（03）：128-135.