复杂地质条件下矿井建设巷道支护技术创新与实践分析

引言

随着我国煤炭等矿产资源开采深度和广度的不断增加，矿井建设面临的地质条件愈发复杂。破碎岩层、软岩、高应力、富含水等复杂地质环境，给巷道支护带来了巨大挑战。巷道作为矿井生产系统的重要组成部分，其稳定性直接关系到矿井的安全生产、开采效率及经济效益。传统的巷道支护技术在复杂地质条件下，常出现支护失效、巷道变形严重等问题，难以满足安全生产需求 。因此，开展复杂地质条件下矿井建设巷道支护技术的创新研究与实践，对保障矿井安全生产、提高资源开采效率具有重要的现实意义。本文将通过分析复杂地质条件的特点及传统支护技术的局限性，探讨创新支护技术的原理与应用，并结合实际案例总结实践经验，为相关工程提供参考。

1 复杂地质条件特征及对巷道支护的影响

1.1 复杂地质条件的主要类型

复杂地质条件涵盖多种类型，对矿井巷道建设影响显著。破碎岩层地质条件下，岩石完整性差，裂隙发育，岩体强度低，巷道开挖后极易发生坍塌。软岩地质具有强度低、变形大、遇水软化等特性，巷道支护后易出现持续变形，导致支护结构破坏。高应力地质环境中，地应力超过岩体强度，巷道易产生大变形、底鼓等现象。富含水地质条件下，地下水的流动和水压作用，不仅降低岩体强度，还可能引发突水事故，严重威胁施工安全和巷道稳定性。此外，断层、岩溶等特殊地质构造区域，也会增加巷道支护的难度和风险。

1.2 复杂地质条件对巷道支护的挑战

复杂地质条件给巷道支护带来多方面挑战。在破碎岩层中，由于岩体无法提供有效支撑，传统支护方式难以与围岩形成稳定整体，支护结构易因局部失稳而失效 。软岩的流变特性使得巷道变形具有时间效应，常规支护技术无法适应其长期变形需求，导致支护结构过早损坏。高应力环境下，巷道围岩承受巨大压力，普通支护材料和结构难以抵抗应力作用，易出现支护体断裂、巷道收缩变形等问题。富含水地质条件下，地下水的侵蚀和软化作用，会降低支护材料性能，增加支护难度；同时，突水风险要求支护结构具备良好的防水性能 。特殊地质构造区域的应力集中和地质条件突变，也对支护技术的适应性和可靠性提出了更高要求。

2 传统巷道支护技术及其局限性

2.1 传统巷道支护技术类型

传统巷道支护技术主要包括架棚支护、砌碹支护和锚杆支护等。架棚支护是采用金属支架或木支架对巷道进行支撑，通过支架的刚性结构提供支撑力，常用于临时支护或断面较小的巷道。砌碹支护是利用石材、混凝土等材料在巷道表面砌筑成拱形或圆形结构，形成坚固的支护体，具有良好的承压和抗变形能力，但施工复杂、成本较高。锚杆支护则是通过锚杆将巷道围岩与深部稳定岩体连接，利用锚杆的锚固力提高围岩的自承能力，是目前应用较广泛的支护方式之一。此外，还有喷射混凝土支护，通过向巷道表面喷射混凝土，封闭围岩裂隙，提高围岩稳定性。

2.2 传统支护技术在复杂地质条件下的不足

在复杂地质条件下，传统支护技术暴露出诸多不足。架棚支护的刚性s结构无法适应围岩的大变形，当围岩变形超过支架承载能力时，易导致支架损坏，失去支护作用。砌碹支护虽然承载能力较强，但属于被动支护，不能及时对围岩进行加固，且施工周期长，难以适应复杂地质条件下快速施工的需求。锚杆支护在破碎岩层和软岩中，由于岩体锚固性能差，锚杆难以发挥有效锚固作用，导致支护效果不佳。喷射混凝土支护在富含水地质条件下，混凝土易受水侵蚀，出现开裂、剥落等问题，降低支护强度。总体而言，传统支护技术多为被动支护，对围岩的主动加固作用有限，难以满足复杂地质条件下巷道支护的要求。

3 复杂地质条件下巷道支护技术创新

3.1 锚杆锚索联合支护技术

锚杆锚索联合支护技术是将锚杆的局部加固作用与锚索的深部锚固作用相结合。锚杆通过在浅部围岩中形成压缩拱，提高围岩的整体性和自承能力；锚索则深入深部稳定岩体，提供强大的悬吊力，将不稳定岩体悬吊在稳定岩层上。该技术适用于破碎岩层、高应力等复杂地质条件，能够有效控制巷道围岩变形。在实际应用中，根据地质条件合理设计锚杆锚索的长度、间距、预紧力等参数，可显著提高支护效果。例如，在某高应力矿井巷道中，采用锚杆锚索联合支护后，巷道顶板下沉量减少了 60% 以上。

3.2 注浆加固技术

注浆加固技术是通过向围岩注入浆液，填充裂隙、孔隙，提高岩体强度和整体性，改善围岩的力学性能。对于破碎岩层和富含水地质条件，注浆可有效封堵地下水，增强岩体抗渗性；在软岩中，注浆能提高岩体的黏聚力和内摩擦角，抑制围岩变形。常用的注浆材料包括水泥浆、化学浆液等，根据不同地质条件选择合适的注浆材料和注浆工艺（如渗透注浆、劈裂注浆）是确保注浆效果的关键。例如，在某破碎岩层巷道中，采用水泥 -水玻璃双液注浆后，岩体强度提高了 30%-50% ，巷道稳定性得到明显改善。

3.3 新型支护材料的应用

新型支护材料的研发和应用为巷道支护带来新突破。高预应力、高强度锚杆锚索材料，能够提供更大的锚固力和支护强度，适应高应力环境下的巷道支护需求 。纤维混凝土通过在混凝土中掺入纤维（如钢纤维、聚丙烯纤维），提高混凝土的韧性和抗裂性能，增强喷射混凝土支护的效果。

3.4 联合支护与动态调控技术

联合支护技术是根据不同地质条件和巷道受力特点，将多种支护方式有机结合，形成优势互补的支护体系。例如，锚杆锚索联合支护与喷射混凝土相结合，先通过锚杆锚索对围岩进行锚固，再喷射混凝土封闭围岩表面，提高支护结构的整体性和防水性能。动态调控技术则是利用监测技术实时获取巷道围岩变形数据，根据变形情况及时调整支护参数或采取补强措施，实现支护的动态优化。这种 “联合支护 + 动态调控” 的模式，能够更好地适应复杂地质条件下巷道围岩的变形特性，保障巷道安全稳定。

结束语

复杂地质条件下的矿井巷道支护是一项极具挑战性的工作，传统支护技术在实际应用中面临诸多困境，而一系列创新支护技术的研发与实践，为该领域带来了新的突破。锚杆锚索联合支护、注浆加固、新型支护材料应用以及联合支护与动态调控等技术，通过主动干预围岩、改善岩体性能、动态适应变形等方式，显著增强了巷道的稳定性与安全性，有效降低了因地质条件复杂引发的安全事故风险，保障了矿井的持续高效开采。这些创新技术在破碎岩层、软岩、富含水等不同地质场景下的成功应用案例，充分证明了其可行性与有效性，不仅为当前矿井建设提供了坚实的技术支撑，也为后续类似工程积累了宝贵经验。展望未来，随着开采深度和难度的不断增加，巷道支护技术需持续创新。智能化监测与决策系统、高性能环保材料以及多学科深度融合的技术发展方向，将推动巷道支护技术向更高水平迈进，为复杂地质条件下的矿井建设筑牢安全基石，助力矿业实现安全、高效、可持续发展。

参考文献

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[2] 侯树宏, 王金平. 复杂条件下安全高效矿井建设关键技术[C]//0[2025-06-24].