地質(zhì)坑探巷道支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展

（廣東省有色地質(zhì)勘查院 廣東廣州510080）

（廣東省有色地質(zhì)勘查院 廣東廣州510080）

對(duì)當(dāng)前巷道支護(hù)方式進(jìn)行了分析，考慮到錨桿支護(hù)為地質(zhì)坑探巷道掘進(jìn)的安全生產(chǎn)帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)錨桿支護(hù)原理、支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了闡述，并結(jié)合我國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)新型錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行介紹，籍此希望在提高坑探巷道掘進(jìn)速度和降低能耗方面進(jìn)行有益的探討。

巷道錨桿支護(hù)技術(shù)

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為廣東省樂昌市慶云鎮(zhèn)富云鉛多金屬礦詳查地質(zhì)坑探工程設(shè)計(jì)，礦區(qū)位于廣東省樂昌市區(qū)北偏西25°，直距32km處，礦區(qū)隸屬于樂昌市慶云鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)面積約16.01平方公里，地理坐標(biāo)113°11′28″--113°14′58″，25°22′00″--25°25′00″，省道248橫穿礦區(qū)，經(jīng)22公里可到達(dá)樂昌市坪石鎮(zhèn)，與國(guó)道107相通，交通十分便利（見圖1）。

礦區(qū)地處中低山區(qū)，海拔標(biāo)高一般在268m～1105m.總體地形西北低，東部、東南部高，最低在下坦溪一帶，海拔268m，最高為東南部白家山，海拔1105m，相對(duì)高差837m。礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，未見規(guī)模較大的斷裂。構(gòu)成礦石的巖石，主要是石英脈、黑云母花崗巖、砂巖。礦體頂?shù)装鍑鷰r為黑云母花崗巖、砂巖，風(fēng)化帶深度1.8～3.5m。新鮮巖石致密堅(jiān)硬，巖芯多為完整的長(zhǎng)柱狀，巖石力學(xué)強(qiáng)度較大。工程地質(zhì)條件較好。巖石中的節(jié)理裂隙局部有石英脈充填，巖石較完整，其物理力學(xué)性質(zhì)較好。根據(jù)項(xiàng)目巖體總體穩(wěn)固的特性，需要對(duì)項(xiàng)目巷道進(jìn)行錨桿支護(hù)。

2 地質(zhì)坑探巷道主要的支護(hù)方式

圖1 交通位置圖

支護(hù)的作用在于改善圍巖穩(wěn)定狀況和控制圍巖運(yùn)動(dòng)的發(fā)展速度，以維護(hù)安全的工作空間。新奧法強(qiáng)調(diào)圍巖是承受地壓的主要結(jié)構(gòu)，設(shè)置人工支護(hù)只是為了改善和提高圍巖自身支持能力。圍巖不僅是施載物體，又是承載結(jié)構(gòu)體，圍巖承載圈和支護(hù)體是組成巷道的統(tǒng)一體，是一個(gè)力學(xué)體系，是同時(shí)承受鉛垂與水平作用力的厚壁圓筒，坑探巷道的開掘與支護(hù)都是為保持與改善圍巖的自持能力服務(wù)。巷道支護(hù)根據(jù)使用的支護(hù)材料來(lái)分，有金屬、木棚支架、或料石砌碹、混凝土錨噴等方式。用木材支護(hù)是巷道采礦工業(yè)中采用最早，應(yīng)用廣泛的一種支護(hù)方式。但是因?yàn)槠鋸?qiáng)度低、易腐朽、易燃等缺點(diǎn)，所以被其他支護(hù)方式逐漸的取代。目前，在礦井中使用的是金屬支架、裝配式鋼筋混凝土支架、錨噴支護(hù)及錨桿支護(hù)。這些支護(hù)方式當(dāng)中，以錨桿支護(hù)最為有效、便捷和經(jīng)濟(jì)，支護(hù)后頂板的穩(wěn)固性效果明顯，適合于圍巖穩(wěn)固或較穩(wěn)固，節(jié)理裂隙較發(fā)育但不破碎的巷道中，這對(duì)于坑探巷道斷面較小，勘查工程投入較大急需有效降低投入成本的巷道掘進(jìn)工程來(lái)說，尤為適合。錨桿支護(hù)已經(jīng)取代其他支護(hù)方式成為礦井巷道的主要支護(hù)方式。廣東省樂昌市慶云鎮(zhèn)富云鉛多金屬礦詳查地質(zhì)坑探工程布置于穩(wěn)固花崗巖中，深部新鮮巖石致密堅(jiān)硬，巖石較完整，其物理力學(xué)性質(zhì)較好，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巷道掘進(jìn)支護(hù)特別適合采用錨桿方式支護(hù)。

3 錨桿支護(hù)原理

為使巷道穩(wěn)定，避免巷道的圍巖產(chǎn)生變形或塌垮，一般在巷道掘進(jìn)后需采用支護(hù)措施。錨桿支護(hù)在煤礦巷道一定范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，原理是錨桿作用于圍巖并產(chǎn)生支護(hù)作用，分為擠壓加固拱和組合梁兩種支護(hù)作用。巷道中錨桿的支護(hù)多采用樹脂端頭的錨桿，用樹脂進(jìn)行粘結(jié)，在加速、固化的雙重作用下將巷道巖石與錨桿端頭粘合，等到粘合基本成型時(shí)，在另一端擰緊螺帽，在擰螺帽的時(shí)厚要加墊板，錨桿這種方式作用于圍巖，產(chǎn)生壓應(yīng)力進(jìn)而提高了圍巖受力程度使其穩(wěn)固且不易發(fā)生移動(dòng)。

4 錨桿支護(hù)技術(shù)

坑探工程在進(jìn)行坑道掘進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要有支護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)錨桿等間排距、支護(hù)形式、錨桿錨索的規(guī)格，安裝的角度、有效的支護(hù)長(zhǎng)度、混泥土的標(biāo)號(hào)、錨固力、噴體的厚度、予緊力、錨桿的錨固材料、聯(lián)合支護(hù)的其它材料等都須在設(shè)計(jì)中進(jìn)行明確的規(guī)定。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)要按照地質(zhì)部門所提供的可靠的地質(zhì)資料，按照頂板巖石周圍的巖層狀況與地質(zhì)構(gòu)造，并參考礦壓所觀察到的數(shù)據(jù)去確定各項(xiàng)支護(hù)參數(shù)。在進(jìn)行新巷道施工當(dāng)中，地質(zhì)部門要及時(shí)的搜集相關(guān)地質(zhì)資料，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有重大的變化時(shí)，及時(shí)的給設(shè)計(jì)部門提供資料。錨桿的桿體應(yīng)選擇高強(qiáng)度的螺紋鋼，巷道掘進(jìn)工作面靠工作面一側(cè)也可以用高強(qiáng)度的塑鋼桿體。錨桿的桿體需要根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)設(shè)計(jì)的要求來(lái)選定。在堅(jiān)硬的巖層和礦體中用樹脂錨固劑作為端錨時(shí)，錨固長(zhǎng)度要求不小于桿體的1/3長(zhǎng)度。在松軟的巖層與礦體中使用錨桿支護(hù)時(shí)，須用全長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行錨固。永久的硐室、主巷需采用錨噴與錨網(wǎng)來(lái)聯(lián)合進(jìn)行支護(hù)。其它的巷道可采用錨網(wǎng)加鋼帶聯(lián)合支護(hù)。頂板為礦層、巖層、層節(jié)理及其發(fā)育的巖巷、礦巷，要用錨桿錨索來(lái)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，錨索要錨固在堅(jiān)硬的頂板巖層之中。錨桿的承載力要不小于100KN，初錨力要求不小于70KN。錨索承載力要不小于250KN，張拉預(yù)緊力不小于100KN，托梁、托板的強(qiáng)度要與錨索、錨桿的承載力相適應(yīng)。

4.1 錨桿施工管理

打錨桿眼前和安裝錨桿前必須堅(jiān)持首先敲幫問頂，檢驗(yàn)錨桿然后作業(yè)。錨桿、錨索原則上和巖面垂直，托板、托梁必須緊貼巖面。凡錨桿初錨力、預(yù)緊力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，托板、托梁經(jīng)采取措施仍無(wú)法緊貼巖面時(shí)，必須在附近打錨桿。打錨桿眼和安裝錨桿時(shí)必須在有可靠的臨時(shí)支護(hù)下進(jìn)行。錨桿間排距、錨桿（索）的有效支護(hù)長(zhǎng)度、錨固長(zhǎng)度、錨桿（索）距工作面距離必須按作業(yè)規(guī)程規(guī)定作業(yè)。

5 我國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展

5.1 進(jìn)一步完善錨桿支護(hù)理論和技術(shù)

有諸多錨桿支護(hù)理論，但這些理論與實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)性不好。所以有必要進(jìn)一步深入的研究巷道圍巖礦壓規(guī)律的基礎(chǔ)上，深入探索錨桿支護(hù)理論。完善巷道錨桿的支護(hù)理論，提高選擇巷道錨桿形式和參數(shù)的科學(xué)性、實(shí)用性是促進(jìn)巷道錨桿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。所以，我們要借鑒先進(jìn)國(guó)家錨桿支護(hù)的工程監(jiān)控設(shè)計(jì)方法，吸收國(guó)外先進(jìn)的錨桿支護(hù)理論與設(shè)計(jì)，并結(jié)合我國(guó)工程實(shí)際情況，建立起適合我國(guó)的設(shè)計(jì)方法，從而提高錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用性、科學(xué)性。

5.2 發(fā)展掘錨新機(jī)具

就目前巷道掘進(jìn)的施工工藝來(lái)說，對(duì)快速掘進(jìn)產(chǎn)生影響的主要因素有兩方面:一是掘進(jìn)鑿巖機(jī)鑿巖速度；二是圍巖穩(wěn)固程度及支護(hù)單進(jìn)速度的必要手段。它將會(huì)成為我國(guó)礦巷快速掘進(jìn)的又一新的發(fā)展方向。

5.3 錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法的研究

錨桿支護(hù)實(shí)施于井下之后，要進(jìn)行綜合的監(jiān)測(cè)，以驗(yàn)證初始設(shè)計(jì)的可靠性和合理性，并為修正初始設(shè)計(jì)提供依據(jù)。目前，錨桿支護(hù)的綜合監(jiān)測(cè)內(nèi)容有：采用十字布點(diǎn)法監(jiān)測(cè)表面位移、錨桿測(cè)力計(jì)測(cè)量錨桿(索)錨固端部全長(zhǎng)的工作阻力和采用頂板離層指示儀測(cè)試頂板巖層錨固范圍內(nèi)外位移值。日常監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有：頂板離層、錨桿錨固力抽檢、錨桿預(yù)緊力矩檢測(cè)。

6 結(jié)論

總之，用錨桿支架代替棚式支架為地質(zhì)坑探巷道掘進(jìn)生產(chǎn)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。按掘進(jìn)巷道的生產(chǎn)費(fèi)用評(píng)價(jià)使用錨桿支架的技術(shù)優(yōu)越性：它比棚式支架花錢少，重量輕75%~89%，由于支護(hù)的工作量和材料運(yùn)輸勞動(dòng)量的減少，提高了巷道掘進(jìn)速度，降低了單位電耗和折舊率，為地質(zhì)坑探巷道掘進(jìn)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此說運(yùn)用先進(jìn)的掘進(jìn)和支護(hù)以及巷道維護(hù)技術(shù)，對(duì)于地質(zhì)坑探找礦事業(yè)的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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地質(zhì)坑探巷道支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展

■陳琪彬

P621[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-429-2