新型支护技术在采矿工程中的应用

引言

采矿工程向深部及复杂地质条件延伸，传统支护方式面临严峻挑战。新型支护技术通过材料与结构的创新，显著提升了巷道稳定性与作业安全，成为行业现代化升级的关键支撑。

1 新型支护技术在采矿工程中的应用优势

新型支护技术在采矿工程中的应用显著提升了巷道围岩的控制效能与安全水平。相较于传统支护方式，其在材料性能、结构设计和监测手段等方面均体现出突破性进展。高强度复合材料与恒阻大变形锚杆的应用，有效改善了支护体系对深部高应力及强采动影响的适应能力，能够在围岩大变形过程中持续提供稳定可靠的支护阻力，抑制裂隙扩展与碎胀变形，保障巷道的长期稳定。基于预应力耦合原理的主动支护结构，如锚网索协同支护体系，通过优化荷载传递路径，增强了围岩自承能力，实现了由被动承受地压向主动调控围岩应力状态的转变。在复杂破碎地层中，注浆加固技术与柔性支护的结合，可有效改良岩体力学参数，提高整体性和抗渗性。集成实时监测与智能反馈的系统逐渐应用于支护工程，借助传感器与数据分析技术，实现对支护状态、应力变化与变形趋势的动态感知与预警，为支护决策与安全运维提供了数据支撑。该类技术的综合应用不仅大幅减少巷道返修率与维护成本，而且提升了开采效率与作业安全水平，展现出显著的技术先进性与工程适用性，为深部资源安全高效开采提供了关键保障。

2 新型支护技术在采矿工程应用中面临的挑战

2.1 复杂地质条件对技术适应性的严峻考验

采矿工程所处的地质环境极具复杂性与不确定性，深部高地应力、软弱破碎岩层、强含水层以及构造活动带等恶劣条件，对新型支护技术的适应性构成严峻挑战。许多新型支护体系在理论模型与实验室条件下表现优异，但其在实际应用中常面临地质参数难以精确获取、岩体力学行为预测存在偏差等问题。在高地压条件下，围岩变形具有显著的非线性与时空效应，可能导致基于理想条件设计的支护结构无法有效发挥其理论性能，甚至出现过度变形或早期失效。极端地质条件如强冲击地压、大型断层带等，要求支护技术不仅具备高抗力，还需拥有良好的耗能吸能特性，这对材料的研发与结构形式提出了极高要求。如何针对特定地质条件进行精准的支护设计与动态调整，实现技术方案与地质环境的高度耦合，是当前应用中亟待解决的核心难题。

2.2 技术成本与经济可行性的双重制约

新型支护技术虽在性能上具有显著优势，但其推广应用深受初始投资与全生命周期成本因素的制约。许多先进技术依赖于高性能材料（如特种钢材、高分子复合材料）、精密制造工艺以及复杂的监测控制系统，导致单次投入成本远高于传统支护方式。对于利润空间受市场价格波动影响较大的采矿企业而言，高昂的改造成本可能直接影响其投资意愿与决策。部分技术的长期经济效益虽理论上可观，但在实际验证方面仍缺乏足够长时间的可靠数据支持，使得企业对其投资回报周期存在顾虑。在资源禀赋较差或开采条件复杂的矿区，若无法通过技术应用实现开采效率与安全水平的显著提升，则其经济可行性将进一步降低。

2.3 技术集成与专业化支持的体系瓶颈

新型支护技术的有效应用并非单一技术的简单引入，而是一个涉及设计、施工、监测及维护全流程的系统工程，其成功高度依赖于技术集成度与专业化支持体系。许多矿区在应用过程中面临技术链条衔接不畅的问题：先进支护设计依赖于精准的地质力学评估，但现场原位测试技术往往无法提供足够分辨率的数据；智能支护系统具备实时监测功能，但其传感数据的解读、分析与决策支持仍需高度依赖专业技术人员，而矿山现场普遍缺乏相应的人才储备。技术供应商往往提供标准化产品，与特定矿山的个性化需求之间存在差距，定制化解决方案的缺乏也限制了技术效果的发挥。

3 新型支护技术在采矿工程中的应用优化提升策略

3.1 深化地质力学研究与支护设计的精准耦合

提升新型支护技术应用效能的核心在于实现支护设计与现场地质力学环境的精准匹配。当前亟待深入开展矿区地应力场分布、岩体结构特征及采动影响规律的基础研究，构建更为精确的地质力学模型。应依据不同围岩等级与变形机制，差异化地选择并设计支护形式、参数与安装时序，例如在高应力软岩巷道中采用高预紧力与让压性能相结合的锚杆支护体系，而在节理发育的破碎顶板条件下强化锚索的深层控制与网壳结构的整体性支护作用。通过数值模拟与工程类比方法的综合运用，预先评估多种支护方案的可行性与有效性，从而实现从“经验设计”向“科学量化设计”的转型，最大限度发挥新型材料的力学特性与支护结构的协同承载能力，从根本上提升支护方案的适应性与可靠性。

3.2 推动支护技术智能化与全周期运维融合

智能化建设是优化支护技术应用的关键路径。需致力于将先进传感元件、物联网技术及大数据分析深度集成至支护体系内部，构建对支护体工作状态、荷载变化与围岩变形行为的实时感知与动态诊断系统。此类系统可连续采集支护应力、变形速率及离层发育等关键指标，通过云端平台进行数据处理与智能反演，实现对巷道稳定性的准确评估与安全风险的超前预警。进一步将监测数据反馈于支护决策与维护管理，形成“感知-诊断-预警-调控”的闭环智能运维模式，推动支护管理从被动应急维修转向主动预判与干预，显著提升巷道服役期间的安全水平，同时为支护参数的动态优化与下一阶段的设计提供坚实的数据支撑。

3.3 构建基于多学科交叉的技术创新与标准化体系

技术的长远发展依赖于持续的创新机制与标准化工作的有力支撑。必须打破学科壁垒，促进材料科学、岩石力学、信息技术及机械工程领域的交叉融合，共同攻关诸如高性能恒阻大变形材料、自适应支护结构及高效施工装备等一系列核心技术。同步推进产学研用协同创新，加速科技成果向现实生产力的转化。应系统总结和提炼矿山支护领域的成功工程经验，深入分析不同地质条件下各类支护技术的设计原则、施工关键技术要点、质量检测指标及长期稳定性评价方法。在此基础上，有序推进设计计算规程、施工工艺规范、质量验收标准及安全监测指南等行业与企业标准的制订与完善。标准化体系的系统构建，不仅可有效规范支护产品市场秩序，保障工程质量与巷道安全，更为先进支护技术的大范围推广应用、持续迭代升级以及跨界融合创新提供了统一的技术依据和科学指导，最终推动行业形成创新与标准双向驱动、相互促进的高质量发展格局。

结束语

新型支护技术的应用有效解决了深部开采的支护难题，大幅提升了安全性与效率。其持续创新与智能化发展，必将为采矿工程的可持续发展注入更强动力。

参考文献

[1] 高原. 新型支护技术在采矿工程中的应用[J]. 中国金属通报,2025,(08):62-64.

[2]于泽礼,颜岭.超前支护技术在采矿工程中的应用分析[J].低碳世界,2025,15(07):31-33.

[3]高占龙.超前支护技术在采矿工程中的应用研究[J].能源与节能,2024,(09):293-295.

[4]陈启洪.超前支护技术在采矿工程中的应用研究[J].内蒙古煤炭经济,2023,(18):148-150.

[5]张卫,陈善民.新型支护技术在深基坑工程中的应用[J].施工技术,2015,44(01):40-42+45.