高林等：大型铝土矿山综采工作面区段回风巷围岩破坏特征实测研究

岩体质量评价对研究岩质边坡稳定性有重要作用，不仅能掌握区域内岩体性质，而且对边坡风险等级划分、防治方法的确定具有重要参考价值。岩体质量的评价和分级已经有很多成熟和完整的方法，如被广泛认可和应用的国标分类法、Q系统法、RMR分类法等，但它们往往依赖于现场采样和接触式测量，这在高陡边坡或难以接触的区域实施起来难度较大。随着技术手段的进步和研究的深入，有学者将新技术与以上方法相结合。三维激光扫描技术因其无接触、高精度和抗干扰能力强的特点，在岩体质量评价中展现出巨大潜力。与传统方法相比，该技术能够快速获取岩体表面的点云数据，极大地提高了评价效率和准确性，同时降低了成本和环境干扰的风险，并且可以很好地解决对高陡边坡和库岸边坡难以接触测量的问题。

基于上述考虑，贵州大学高林团队以瓦厂坪铝土矿留设不同宽度区段矿柱下的1104回风巷及1106回风巷为研究对象，采用钻孔窥视仪进行巷道围岩现场探测，基于定性和定量分析，进一步揭示了大型铝土矿山综采工作面矿柱宽度与区段巷道围岩破坏的内在联系，为此类矿山后续开采过程中区段矿柱留设及巷道围岩控制提供了科学依据。

工程概况

瓦厂坪矿区矿体呈单一层状产出，最小厚度为0.5 m，最大厚度超过3.0 m，平均厚度2 m，矿层倾角在15°~30°之间，平均倾角21°，属缓倾斜矿层。基于现场工程调研，两回风巷围岩变形主要呈现以下特征：

（1）巷道顶板形成大面积破碎“网兜”，工字钢棚受压弯曲变形，巷道顶板岩层在压力作用下已产生显著位移，整体变形呈非均匀性和非对称性。

（2）帮部岩体鼓出，原有的金属网支护因岩体变形无法紧贴岩面，钢棚变形严重，大部分未能与岩面紧密贴合，巷道矿柱侧变形量普遍大于实体矿侧变形量，现场采用单体液压支柱进行加强支护。

巷道变形特征

现场实测方法及测站布置

采用CXK-12A矿用本安型钻孔窥视仪，在1104回风巷布置测站Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在1106回风巷布置测站Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，对围岩内部结构产状进行实时观测。

钻孔成像仪和探测原理

现场实测结果分析

探测结果表明20 m、10 m矿柱留设背景下巷道松动圈发育程度的关系为：矿柱侧>顶板>矿壁侧，矿柱作为承载上覆岩体回转的重要支承，在受到压应力作用下被压实，因此矿柱侧松动圈范围大于巷道顶板及矿壁侧，两巷道矿柱侧松动圈范围的关系为：20 m矿柱侧（2.61 m）＞10 m矿柱侧（2.04 m）。

岩层裂隙发育情况统计

随着钻孔深度的递增，无论是20 m矿柱侧还是10 m矿柱侧，裂隙数变化趋势呈现多段近似于“S”形曲线，随着钻孔深度的增加，裂隙最后趋于零，这表明随着深度的增加，岩石的完整性逐渐增强，裂隙发育受到抑制。

矿柱受力状态力学分析

20 m与10 m矿柱受采掘影响，应力分布各异，围岩受损程度亦不相同。通过结合前述钻孔窥视图像，围岩受损主要限于浅表层，内部岩石结构相对完整，形成弹性核区域，维持较高力学性能和承载能力。弹性核区域的存在是矿柱稳定性的关键，能抵抗外部荷载，确保结构整体稳定。因此，鉴于矿柱内部结构的完整性和弹性核的支撑作用，矿柱宽度在保证稳定性的前提下，矿柱的宽度有可能进一步优化减小。

结 论

（1）瓦厂坪铝土矿采用走向长壁综合机械化开采过程中，区段巷道围岩破坏特征与区段矿柱尺寸联系密切，为研究两者之间的相互影响关系，通过对瓦厂坪铝土矿不同宽度区段矿柱留设下的1104回风巷、1106回风巷围岩破坏特征实测研究，得出两巷松动圈大小及裂隙发育程度均为：矿柱侧>顶板>矿壁侧。

（2）围岩裂隙密度表明，20 m宽矿柱围岩裂隙密度组数比10 m宽矿柱围岩裂隙密度组数多，围岩裂隙均在浅部较为发育。在深部10 m宽度矿柱侧的围岩稳定性较高，而20 m宽度矿柱侧仍存在一定的破裂现象。钻孔图像定性、定量分析均表明，20 m宽度矿柱留设下的1104回风巷围岩破裂程度和深度均较10 m宽度矿柱留设下的1106回风巷更为显著，矿山在进行支护时应根据松动圈类别针对两巷道变形破坏区域的差异性进行区别设计。

（3）受掘采扰动影响，2种矿柱浅部围岩虽受到了不同程度的破坏影响，但对矿柱内部的裂隙发育与扩展的影响不大，中部仍然存在一定范围的弹性核区域，表明现阶段留设的20 m、10 m宽度矿柱均具有进一步优化减小的可能性。

引用格式

高林,高昌思,吴延平,等. 大型铝土矿山综采工作面区段回风巷围岩破坏特征实测研究 [J]. 金属矿山, 2025(4): 12-20.

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作者简介

高 林

工学博士，副教授，硕士生导师。毕业于中国矿业大学（北京）采矿工程专业，全国非煤矿山安全生产专家，全国煤矿支护优秀专家，国家自然科学基金通讯评议专家，教育部学位中心评审专家，中国煤炭学会青年工作委员会委员，中国岩石力学与工程学会采矿岩石力学分会第一届理事会理事，中国岩石力学与工程学会煤矿智能开采与岩层控制分会第七届理事会理事，国家矿山安全监察局贵州局矿山安全生产专家，贵州省应急管理厅第一批入库专家，贵州省能源行业（煤矿建设项目管理）第一批入库专家，《金属矿山》杂志社青年编委。主要从事矿山绿色智能开采与岩层控制方面的研究，主持国家自然科学基金、国家矿山安全监察局矿山安全生产科研攻关项目、贵州省科技支撑计划项目等国家和省部级项目10余项，企业委托项目20余项；发表SCI、EI源刊收录论文等20余篇；参编教材2部；申请/授权发明专利11项，实用新型专利15项；登记计算机软件著作权6项；获2021、2022、2024年度绿色矿山科学技术奖一等奖各1项。

《金属矿山》简介

《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。

供稿：曾文旭

编排：戴颖熠

审核：王小兵

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