噴錨支護在赤峰銀海金業(yè)有限公司的應(yīng)用

孫巖 康祥民

【摘 要】論文比較系統(tǒng)、全面地對赤峰銀海金業(yè)有限公司支護工藝的使用情況以及近期科研攻關(guān)技術(shù)項目的經(jīng)驗和效果進行分析和總結(jié)，闡述了礦山企業(yè)通過生產(chǎn)實踐，應(yīng)用錨桿支護方面取得的經(jīng)驗，細致分析了如何選擇錨桿材料、型號等技術(shù)參數(shù)，合理優(yōu)化了施工工藝，并在此基礎(chǔ)上，對今后采掘支護的研究和展望發(fā)表了意見。

【Abstract】The paper makes a relatively systematic and comprehensive analysis and summary of the application of supporting technology in Chifeng Yinhai Metal Industry Company Limited and the experience and effect of recent technical projects for scientific research， expounds the experience gained in the application of shotcrete and rock bolt support in mining enterprises through production practice. The selection of anchor bolts， models and other technical parameters are analyzed in detail. The construction technology is optimized rationally. And on this basis， suggestions on the research and prospect of excavation support in the future are put forward.

【關(guān)鍵詞】采掘支護； 采礦方法； 噴錨支護

【Keywords】 excavation support； mining method； shotcrete and rock bolt support

【中圖分類號】TD167 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0172-02

1 概況

赤峰銀海金業(yè)有限公司于1965年建礦，1997年7月開始二期擴建工程建設(shè)，設(shè)計生產(chǎn)能力1500 t/d，1999年開始深部工程建設(shè)，2004年主體工程盲豎井竣工，礦山現(xiàn)生產(chǎn)能力為1600 t/d。

赤峰銀海金業(yè)有限公司40年的歷史。開采深度近負(fù)600米。是一個多中段礦山，又屬于緩傾斜薄礦脈礦床；礦石中等穩(wěn)固，頂板巖層穩(wěn)固性差。普氏硬度系數(shù)為5～7，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，斷層多，節(jié)理發(fā)育。采用上向水平膠結(jié)充填法，采場控頂技術(shù)比較完善。

2 采掘支護形式的發(fā)展

20世紀(jì)70年代初期，是采用單木柱、木材垛及廢礦石、圍巖廢石充填的支護方式，薄礦體的礦房是利用礦體圍巖自身強度自然維護采場的頂板，在特殊地質(zhì)地段和三角巖體的巷道采用木材支護。從20世紀(jì)70年代中期開始采用水泥材料支柱，同時在部分采場或巷道中選擇錨桿支護頂板。在20世紀(jì)70年代后期10年的一段時間里，在研究礦體圍巖力學(xué)數(shù)據(jù)的成果中，根據(jù)礦山具體采礦方法的應(yīng)用情況，逐漸發(fā)展為素噴、錨桿支護、鋼絲繩錨桿或錨網(wǎng)聯(lián)合支護等多類型的支護模式，應(yīng)用的錨桿材料有縫管式錨桿、砂漿錨桿、金屬楔縫式錨桿、鋼絲繩錨索等四種。

2.1金屬材料的楔縫錨桿支護

材質(zhì)主要是用A3普通圓鋼，有金屬桿體、金屬楔子、金屬托盤、緊固螺母四個部件構(gòu)成。桿體設(shè)計長2～2.3m，ф22-26mm，楔子厚度22～25 mm，楔角7°～9°，工作面鑿巖超前錨桿安裝，并列進行，用上向式專用錨桿設(shè)備垂直于頂板鑿錨桿孔，清孔后，組裝楔子與鋼拖盤，及螺母和桿體一次壓入孔底，采用專用錨桿鉆機緊固，并施加300～400N/m力距擰緊螺母，以產(chǎn)生4t左右的預(yù)應(yīng)力為宜。施工網(wǎng)度為間距1m，排距0.8m，在應(yīng)用和施工中可根據(jù)圍巖情況適當(dāng)調(diào)整[1]。

楔縫式錨桿的結(jié)構(gòu)較簡單，容易加工，企業(yè)能大批生產(chǎn)，錨固力較大，平均為11.5t，最大達16t，用于空場法采場取代護頂?shù)V柱，可使采場回采率提高3%～5%，獲得了較好效果。但這種錨桿在解理發(fā)育、強度低較破碎的頂板中使用，往往因錨固層局部脫落而失去作用。加之桿體和其他部件均需機械加工，生產(chǎn)成本較高，逐漸被其他材料取代。

2.2 砂漿材料的錨桿支護

對于應(yīng)用金屬楔縫錨桿的實際情況，20世紀(jì)70年代中期普遍在全礦采掘工程中推廣砂漿錨桿。螺紋鋼筋砂漿錨桿，長1.6～3.5m， ф16～20mm，砂漿中水泥采用425#硅酸鹽水泥，常用砂子為3mm以下黃砂或黑砂，其配比為1：1，水灰比為0.38，使用時在現(xiàn)場摻和拌勻，并用壓氣注漿器設(shè)備，先注漿后壓釬桿體。錨桿安裝8h后檢測錨固力為0.71t，16h為4.9t，24小時后達7.7t，握裹力為0.96Mpa。有時為了滿足某項工程技術(shù)要求，及早發(fā)揮支護效果，提高錨固層的穩(wěn)定性，同時加入快硬早強礬土水泥，安裝8h后，檢測錨固力為7～11t。

應(yīng)用砂漿錨桿是成本低，礦山應(yīng)用范圍較廣，可以在較復(fù)雜的軟巖體，也可在采場中受到較大地壓的情況下采用，應(yīng)用條件比較廣。

2.3 金屬材料的管縫式錨桿的支護

應(yīng)用砂漿錨桿時候現(xiàn)場施工工藝比較復(fù)雜，準(zhǔn)備工作較費時，安裝完需要較長時間凝固，不能承載，耽誤了后續(xù)采礦工藝進度，不利開采能力的提高。于是1986年與長沙礦山研究院共同開展試驗項目，在進行尾砂充填法采礦試驗過程中，支護材料采用金屬縫管式錨桿替代砂漿錨桿支護，效果很好，從而成為目前在采場廣泛應(yīng)用的一種新型錨桿。主要材料是金屬管縫錨桿、金屬托盤、金屬擋環(huán)構(gòu)成，錨桿是一根縱向開縫金屬鋼管體，錨尾端部焊有ф6～8mm圓鋼彎成的擋環(huán)。長一般為2m，桿體直徑ф30～45mm，錨桿施工是用ysp～45型鉆機，配以ф39～40 mm釬頭鉆鑿錨孔?？咨畛^錨桿長度5～10cm。 將套好托盤的錨桿鋼管使用錨桿機打入孔徑下于桿體1～3mm的鉆孔，讓金屬托盤壓緊巖石體，錨桿體的彈性作用保證桿外壁與孔內(nèi)巖壁緊密配合后，形成沿桿體長度的徑向應(yīng)力和縱向摩擦力。

2.4 噴射混凝土與噴錨支護

噴漿加固技術(shù)，從1969年開始，先在三角巖體和特殊破碎斑巖地段巷道中采用。經(jīng)試驗后，采用噴錨加固采場小斷層，礦體中的破碎段等地質(zhì)條件的工作面，防止弱面為突破口，引起頂板巖層整體失穩(wěn)。其施工順序，先錨后噴，穩(wěn)住弱面，錨桿長度2～2.3m，弱面噴漿厚度70～150mm，安裝網(wǎng)度1×0.8（m），并要求錨桿穿過斷裂帶，使它真正起到懸吊、組合、支撐等作用。噴漿采用HPZ-30型轉(zhuǎn)子式噴射機，料漿中水泥和砂石的重量配比為1：4，并摻入一定比例的速凝劑，使砂漿及早凝固。

2.5 長錨索與錨網(wǎng)聯(lián)合支護

20世紀(jì)80年代中期，在研究上向尾砂充填采礦方法現(xiàn)場的頂板穩(wěn)固技術(shù)時，采用簡單的錨桿支護頂板，可以保證安全回采一個采場，跨度超不過9m。如果接連回采幾個礦房時，金屬錨桿體組合梁的梁端部，彎曲應(yīng)力是梁的抗彎強度2倍，回采安全得不到保證，在試驗中使用長錨索作為補強支護材料，效果非常明顯，對頂板起到了加固作用，避免回采時頂板不穩(wěn)固，使試驗得以順利成功。

2.6 聯(lián)合支護參數(shù)的選擇和長錨索加工及施工工藝

①金屬錨桿、長錨索的技術(shù)參數(shù)，金屬長錨索可在礦房中的天井中安裝，之字型布置，在上向尾砂充填采礦采場實驗時，采場的中間部位和邊部的錨索長度各為5.5m和4m， 1.5×7m網(wǎng)度； 回采工作面及時安裝錨桿，呈菱形布置，網(wǎng)度1×1m。②鋼筋網(wǎng)支護參數(shù)，在錨桿或方網(wǎng)控頂下每當(dāng)?shù)V房二次壓頂5m，使用掛網(wǎng)、噴漿。鋼筋均為8mm的圓鋼，按0.2×0.2 m網(wǎng)度25#圓絲綁扎為網(wǎng)，安裝在錨桿下，為了節(jié)約鋼筋，現(xiàn)已改為除油拆股的舊鋼絲繩代用。③水泥砂漿噴射厚度，控制在30～100mm，可以進行兩次噴射。④長錨索加工及施工工藝，錨索選用ф22mm和ф31mm舊鋼絲繩，根據(jù)需要長度切割，制作錨頭。錨孔采用YG-40型鉆機并配以ф60mm釬頭和接桿鋼釬鉆鑿，掃孔后，將錨索送入孔中，把排氣管引出，采用木塞封孔后，把注漿管扦入予留孔內(nèi)約0.2～0.3m，利用注漿機壓入水泥砂漿，觀察排氣情況，注滿水泥砂漿，進行堵塞封孔。

赤峰銀海金業(yè)有限公司已進入深部開采，地壓相應(yīng)增大，用單一錨桿護頂難以保證作業(yè)安全，因此采用長短錨索（桿）的錨固方法，除保證回采空間穩(wěn)定外，還可借此擴大采場規(guī)模，使此法的采場能力達45～70t/d，考慮礦體及圍巖的穩(wěn)固情況及地質(zhì)條件，選擇是否采用錨桿、素噴水泥砂漿、長錨索短錨桿或長錨索與錨網(wǎng)噴等支護方式，這樣能保證采礦方法在回采工藝施工中簡便實用，即提高了單采場采礦能力，減少了作業(yè)時間，控制了礦石的貧化率、損失率等指標(biāo)，同時增加了礦山生產(chǎn)規(guī)模[2]。

3 礦山支護方式的改進方向

赤峰銀海金業(yè)有限公司采掘支護技術(shù)經(jīng)過40余年特別是近十年的迅速發(fā)展，在不斷吸收國內(nèi)外成功經(jīng)驗的同時，逐步選擇適合該礦山采礦作用現(xiàn)場的支護方式的特點，是黃金礦山中較好的應(yīng)用錨桿護頂技術(shù)的企業(yè)之一。

礦山企業(yè)現(xiàn)場支護技術(shù)應(yīng)用中許多需要完善和改進的地方，如施工設(shè)備不先進，不能全面機械化，需要人工作業(yè)多，支護質(zhì)量檢測方法不科學(xué)等方面。尤其是開采深部地壓的采場，支護工作量增加，用工占用時間多，限制了生產(chǎn)能力提高。因此，將進行下列科研工作：①對地下深部巖體性質(zhì)與錨桿材料開展試驗和研究?？偨Y(jié)巖體結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)，開展力學(xué)質(zhì)量分析，研究地下礦壓與采場空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)關(guān)系，形成合理的模擬支護形式數(shù)據(jù)庫，通過試驗采場、支護作業(yè)點推廣經(jīng)濟、安全、高效的新型材料錨桿，代替落后產(chǎn)品，來降低采礦成本。②為了提高支護效率，簡化施工工藝，減輕勞動強度，在研究更新現(xiàn)有設(shè)備和工具的同時，配套組建噴錨機械化作業(yè)線，補充必要的儀器儀表，提高支護質(zhì)量。

【參考文獻】

【1】曹學(xué)興，何蘊龍，袁帥. 噴錨支護措施對地下廠房洞室群整體穩(wěn)定性影響[J]. 四川大學(xué)學(xué)報（工程科學(xué)版），2012，44（S1）：71-76.

【2】黃東，謝學(xué)斌，黃曉陽. 爆破荷載下噴錨支護動載響應(yīng)的數(shù)值分析[J]. 中國礦山工程，2011，40（01）：48-53.