彭福軍，朱天平，張成珍（西部銅業(yè)有限公司,內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

獲各琦銅礦井巷深部支護實踐

Support practice of deep mine workings in Huogeqi Copper Mine

彭福軍，朱天平，張成珍（西部銅業(yè)有限公司,內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

深地層、高地壓井巷工程的支護形式應選擇主動支護形式。根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況、涌水量、斷面形狀和大小，服務年限和用途等因素選擇合理的支護方式，以達到降低井巷工程掘進、支護、維護費用，提高礦山經(jīng)濟效益的目的。通過對獲各琦銅礦深部井巷支護方法的討論，實現(xiàn)井巷支護方法的優(yōu)化，并為同類型礦山提高井巷支護效率提供參考。

井巷支護；支護方式；經(jīng)濟效益

1 前言

獲各琦銅礦位于狼山中段北麓，所處構造位置為華北地臺北緣。隨著開采深度的延深，礦體與圍巖巖層的拉壓強度均受到較大影響，選擇合理的支護方式，并對井巷工程進行及時支護尤為重要。它能減少掘進的廢石量，加快工期，增加工人工作時的安全系數(shù)，保證礦山的回采率，從而為減少井巷工程的掘支費用，提高礦山的經(jīng)濟效益打下基礎。在獲各琦銅礦，采用噴混凝土支護、錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護、整體混凝土支護及棚式支護等方法，基本能夠滿足井巷深部工程支護的需求。

礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，主要為構造裂隙水，僅在構造帶上有滴水現(xiàn)象，井巷深部圍巖主要以石英巖、炭質(zhì)板巖等為主，本區(qū)炭質(zhì)板巖為較軟巖，蝕變松軟，風化易碎[1]。巖層傾角在47°～84°，大部分呈層狀、似層狀產(chǎn)出。巖石硬度系數(shù)為6～10，巖石松散系數(shù)為1.50左右，上盤二云母石英片巖極不穩(wěn)固，局部存在大的破碎帶，下盤圍巖為中等穩(wěn)固。

2 支護方式的選擇

井巷深部支護方式的選擇是根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況、涌水量、斷面形狀和大小，服務年限和用途等因素來選擇的。獲各琦銅礦主要采用的井巷支護方式包括噴混凝土支護、錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護，整體混凝土支護及棚式支護等方式，其結構見圖1所示。

圖1 井巷深部支護方式

2.1 噴混凝土支護

噴混凝土支護主要用于某些盲豎井和圍巖比較穩(wěn)定的普通運輸巷道等。它的主要作用就是防止圍巖被風化和局部碎石的脫落。以離地表近500m深的1 520m中段為例，沿脈巷道巖石的類型比較簡單，以石英片巖為主，除小型破碎帶外，巖石堅硬而且較完整，采用70mm厚的C20噴混凝土支護，就能滿足支護的需要。在深部回風井中采用噴混凝土支護代替整體混凝土支護，還能減少掘進的廢石量，增加工人勞動的安全系數(shù)等[2]。但是在涌水量大、淋水嚴重，巖石破碎、穩(wěn)定性差，圍巖中含有蛋白石、活性二氧化硅等能與噴射混凝土中的堿性摻和料發(fā)生反應的物質(zhì)的巖層中，就不宜采用這種方式。

2.2 錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護

錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護可代替部分整體混凝土支護，近幾年中在礦山深部被廣泛采用。它主要起到三個作用:①懸吊作用；②組合梁作用；③加固拱的作用。在施工時，要求鋼筋直徑不能過大，網(wǎng)度不應過密，并緊貼巖壁，見圖2所示。以1450m中段為例，整個沿脈巷道主要巖性為二云母石英片巖，在所有的交叉點和局部小構造比較發(fā)育的地方都采用C20錨網(wǎng)噴支護。由于本礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，涌水量很小，噴射的混凝土容易與巖幫緊密粘結，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護效果特別好。局部地段巷道頂板出現(xiàn)大面積炭質(zhì)板巖時，由于炭質(zhì)板巖為較軟巖，巖石蝕變松軟，風化易碎，所以在施工時確定了“短掘短支、加強支護、杜絕冒落”的原則。即寧可進尺慢一點或無進尺，也要保證掘進質(zhì)量，絕不能發(fā)生冒落現(xiàn)象。遇到這種情況時，盡量考慮采用超前插桿支護，爆破時采取光面爆破，爆破時多打眼，少裝藥，以減少爆破對巷道圍巖的擾動和縮小爆破震動圈半徑，以保證圍巖的完整性，提高圍巖的自承能力[3]。實踐證明只有當錨桿或錨索的錨固端深入到穩(wěn)定的原巖中，才能使錨桿的支護作用效果最佳。

圖2 錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護的巷道斷面圖

根據(jù)現(xiàn)場的觀察結果看：如果巷道頂板為石英片巖等比較穩(wěn)固的巖層時，可以采取適當加大錨桿間、排距的辦法，以減少錨桿的數(shù)量；當巷道頂部礦體較厚使錨桿的錨固端不能深入到穩(wěn)定巖層時，必須采取加打錨索的加強支護措施，并且使錨索的錨固端深入穩(wěn)定巖層的深度不小于500mm。如在破碎帶，巖石不僅松軟，而且還非常的破碎，大多數(shù)巖體基本質(zhì)量為ⅴ級，這就使錨固端很難深入穩(wěn)定巖層。這時就需要采用加打錨索的加強支護措施。在選擇支護方式時，要靈活運用，具體情況具體分析。對錨桿支護巷道的管理思路一般是：在井巷深部，先速噴，然后錨網(wǎng)噴支護，再觀察支護的效果。如果巷道局部出現(xiàn)支護失效或冒落征兆時，再采取鋼帶錨索加固，直到采取鋼帶錨索加棚式聯(lián)合加強支護為止。采用這種方法，還修復了很多以前支護不到位而出現(xiàn)局部冒頂和巷道變形嚴重的地方。如3#副井某中段馬頭門延長段8m遠的地方，第一次支護不到位，一年后巷道出現(xiàn)了冒頂，第二次采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護修復后，到目前為止，巷道還沒有出現(xiàn)明顯的變形量。

如果采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護還不能達到支護的要求，再考慮采用整體混凝土支護或棚式支護。整體混凝土支護主要用于松軟破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育、有滲水的巖體中，特別是服務年限較長的重要硐室和井巷。棚式支護主要與整體混凝土支護聯(lián)合使用，單獨使用的時候很少，在原有已經(jīng)進行整體混凝土支護后，又出現(xiàn)了明顯的混凝土開裂的地方，使用拱形金屬支架進行加固支護，效果很好。

2.3 支護方式的對比

支護的目的就是使井巷工程在它的服務年限內(nèi)，不出現(xiàn)大的問題，在保證井巷工程安全的基礎上，用最低成本的支護方式達到支護的需求。獲各琦銅礦主要采用的支護方式及參數(shù)的選擇見表1。

表1 獲各琦銅礦井巷深部支護方式對比

從表1可知，在大多數(shù)的情況下，采用噴混凝土支護和錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護是非常合理的，即使是在炭質(zhì)板巖比較發(fā)育的地方，只要能及時噴混凝土支護，及時封閉裸露的圍巖，然后再采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護，基本都能達到支護的要求。在比較破碎地方，再采用“短掘短支、加強支護；光面爆破時，多打眼、少裝藥”的錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護原則，基本就能達到支護的要求。只有在條件非常差和支護要求非常高的地段，才考慮采用整體混凝土支護和棚式支護等支護成本較高的支護方式。

3 結語

井巷工程支護的本質(zhì)就是通過強化破碎圍巖與原巖的連接整體性作用，來提高巷道在服務期間抵御各種動壓破壞能力的效果。選擇合理的方式，能減少掘進的廢石量，加快工期，減少井巷工程的掘支費用，從而提高礦山的經(jīng)濟效益。

隨著開采深度的延伸，軟巖巷道開掘后變形速度大，必須及時支護，尤其采空區(qū)逐漸加大，一是給巷道附加了較大的支承載荷，二是使巷道圍巖連帶移近。反應到巷道中，某些地段的巖層頂板局部上方出現(xiàn)“反彈”，而另一些地段的頂板巖層則受到附加載荷作用而出現(xiàn)壓縮[4]。對于開采傾斜、急傾斜礦體的巷道，這種擾動影響更大。因此在礦山的中后期，建議要加強井巷工作質(zhì)量管理，尤其是加強現(xiàn)場管理，完善礦壓監(jiān)控手段，全面評價井巷工程支護的效果，建立一個從掘進、使用、維護到最后回收的全過程評價考核的技術管理體系，由此獲得其活動規(guī)律，以便合理的確定加固維修設計和施工方法，選擇合理的維護時間及方式，為進一步搞好井巷支護工作打下基礎。

[1]包鋼勘察測繪研究院.獲各琦銅礦采礦擴建工程副井檢查孔工程地質(zhì)勘察報告[R].包鋼勘察測繪研究院，2006.

[2]馬永寧.噴射混凝土技術在礦山盲豎井工程中的應用[J].礦山安全與勞動保護，2006,6(4).

[3]馬天新,陳熙強.光爆錨噴技術在巖巷掘進中的應用[J].礦業(yè)工程，2008,37(11).

[4]鄭愛珍.井巷工程破壞原因分析與防護[J].中國礦業(yè),2002,11(6).

TD353

B

2010-03-21

2010-03-26

彭福軍（1986-），男，四川犍為人，技術員，從事采礦技術工作。

Abstract:The workings support pattern in deep mine with high ground pressure should select active support.In order to reduce the cost of excavation,support and maintenance,and improve mine economic benefits,reasonable support pattern should be select?ed according to the stability of surrounding rock,water flow,section shape and size,service life and use of mine workings.Through the discussing of deep workings support pattern in Huogeqi Copper Mine,the optimization of mine workings support is achieved,and which provides references for similar mines.

Key words:support of mine workings;support pattern;economic benefits

1672-609X（2011）01-0011-03