金屬礦山傾斜巖巷錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)應(yīng)用

姚 露，李松濤，溫連兵

（涼山彝族自治州甘洛縣爾呷地吉鉛鋅礦業(yè)有限公司，四川 甘洛 616850）

近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展很快，促進(jìn)能源需求不斷加大，特別是金屬礦產(chǎn)資源，其在經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)中占據(jù)非常重要的地位，是推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的前提和基礎(chǔ)。金屬礦山工程的建設(shè)與發(fā)展，使得井巷建設(shè)工程也不斷增多，而且井巷建設(shè)工程需要科學(xué)有效的支護(hù)技術(shù)作為支撐。我國(guó)的礦井井巷支護(hù)技術(shù)自上世紀(jì)60 年代發(fā)展以來(lái)，現(xiàn)已在設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)管方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)的技術(shù)水平也不斷提升[1]。時(shí)至今日，人們不僅成功地在穩(wěn)定和中等穩(wěn)定以上的巖巷中使用錨桿，而且在軟巖巷道、以及受采動(dòng)影響的巷道中也成功地使用了錨桿支護(hù)技術(shù)[2]。這些都極大地促進(jìn)了以錨桿為主要支護(hù)材料的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在金屬礦山井巷建設(shè)中的應(yīng)用。

1 工程背景

涼山州甘洛縣爾呷地吉鉛鋅礦區(qū)位于甘洛縣城北20km，四川盆地西緣與青藏高原過(guò)渡地帶，屬?gòu)?qiáng)烈-中等切割區(qū)，山脈受地質(zhì)構(gòu)造影響呈近南北向展布，區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，嶺高谷深，地形切割強(qiáng)烈，地勢(shì)東西南部高，北部和中部較低。礦區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，其特點(diǎn)是雨熱同季，干濕季節(jié)分明，每年5 月上旬～10 月中旬溫暖多雨，降水量占全年86%，最大降雨季節(jié)為5 月～9 月。

爾呷地吉礦區(qū)在歷經(jīng)十余年的開(kāi)采后上部資源逐步衰減，于2018 年開(kāi)始對(duì)五中段以下深部區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃布局，經(jīng)技術(shù)部門(mén)研究論證后，決定從工業(yè)廣場(chǎng)中部標(biāo)高2095m 處三中段布置4#斜井卷?yè)P(yáng)機(jī)硐室并向下進(jìn)行開(kāi)拓延伸，設(shè)計(jì)斜井提升井筒規(guī)格凈寬2.9m，凈高2.7m，坡度-25°，一階段施工至標(biāo)高1928.5m暫停，長(zhǎng)度478m。4#斜井掘進(jìn)施工至標(biāo)高2010m 處五中段時(shí)出現(xiàn)頂板失穩(wěn)并伴有局部滲水情況。結(jié)合礦區(qū)井上下對(duì)照?qǐng)D（見(jiàn)圖1）分析，此區(qū)域正位于地表溝底以下，地表上部匯水經(jīng)溝底滲入井下，同時(shí)斜井井筒在燈影組白云巖地層內(nèi)不斷穿越并靠近寒武系筇竹寺組底部隔水泥頁(yè)巖層，從而導(dǎo)致上述情況出現(xiàn)。為應(yīng)對(duì)地質(zhì)條件變化，技術(shù)部門(mén)決定在斜井五中段向下施工中采取架設(shè)金屬支架為主、局部打入管縫式錨桿為輔的支護(hù)方式通過(guò)，但實(shí)施后顯露出較多問(wèn)題，效果不夠理想。采用上述支護(hù)工藝掘進(jìn)至標(biāo)高1960m 處六中段后，隨地層深部圍巖應(yīng)力增加，同時(shí)出現(xiàn)泥頁(yè)巖與砂質(zhì)薄層韻律發(fā)育，單層厚度薄、夾層數(shù)量多、累計(jì)厚度大，施工中表現(xiàn)為頂板泥質(zhì)膠結(jié)，遇水膨脹變軟，巖層層理較發(fā)育，易離層脫落，亟需改變支護(hù)工藝。

圖1 4#斜井區(qū)域井上下對(duì)照?qǐng)D（局部）

2 斜井支護(hù)方案調(diào)整對(duì)比

前期4#斜井主要采用分段架設(shè)金屬支架支護(hù)形式，支架在未采取臨時(shí)支護(hù)措施情況下掘進(jìn)步距達(dá)到10m 后架設(shè)，該方案存在頂板圍巖易失穩(wěn)垮落，支護(hù)接頂工作量大，材料成本高，井筒凈斷面受限，滲水未有效控制，支護(hù)質(zhì)量難以保證等諸多問(wèn)題。針對(duì)上述方案缺陷及六中段以下更加復(fù)雜的地質(zhì)條件，礦區(qū)及時(shí)進(jìn)行支護(hù)工藝調(diào)整，利用10 月份雨季結(jié)束有利條件，采取錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)，及時(shí)加固封閉圍巖，有效保證了開(kāi)拓延伸工程的順利進(jìn)行。具體措施如下。

（1）掘進(jìn)工藝選擇：采用短掘短支，一次成巷作業(yè)方式。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，抓好爆破、支護(hù)兩大重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)的工序組織與管控。調(diào)整爆破參數(shù)，縮小周邊眼眼距并減少單孔裝藥量，每循環(huán)爆破進(jìn)度由2m 縮短為1m[3]，減少爆破對(duì)圍巖擾動(dòng)，控制圍巖松動(dòng)圈范圍，保證巷道成型及錨網(wǎng)噴支護(hù)工藝質(zhì)量。

圖2 支護(hù)工藝調(diào)整前后對(duì)比圖

（2）支護(hù)工藝變化：斜井采用較為先進(jìn)的螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)+噴漿聯(lián)合支護(hù)代替鋼架焊接更加安全經(jīng)濟(jì)。根據(jù)巷道頂板易脫層垮落的具體情況對(duì)巷道拱部采用錨網(wǎng)噴工藝[4-6]，對(duì)于穩(wěn)定性較好的巷幫則采取單一噴漿支護(hù)方式，綜合平衡工程成本、質(zhì)量與進(jìn)度三者之間關(guān)系。

（3）材料機(jī)具改變：針對(duì)斜井前期局部支護(hù)采用φ40×1800mm管縫式錨桿后出現(xiàn)錨桿腐蝕松動(dòng)、導(dǎo)水、拉拔力降低問(wèn)題，六中段以下改用φ28mm雙翼鉆頭配合φ23mm規(guī)格的樹(shù)脂錨固劑打注φ20-M22-2000mm高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，做到鉆孔直徑、錨桿直徑、錨固劑直徑“三徑”匹配[7]。錨桿眼孔直徑的縮小有助于加快鉆孔速度、減少鉆眼過(guò)程中對(duì)巷道圍巖的整體性破壞，同時(shí)在支護(hù)中充分利用此種錨桿黏結(jié)封閉性強(qiáng)、錨固力大、防震性能好、防腐防銹[4]的優(yōu)點(diǎn)。

3 具體施工各環(huán)節(jié)管控

3.1 斜井布置及技術(shù)特征

斜井施工為三心拱形斷面：凈寬2.9m，凈高2.7m，墻高1.733m，拱高0.967m，凈斷面面積7.24m2。采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，錨桿選用φ20-M22-2000mm 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，錨固方式為樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為K2335，另一支規(guī)格為Z2360。錨桿錨固力不小于100kN。托盤(pán)采用配套的拱形托盤(pán)，長(zhǎng)×寬×厚＝120mm×120mm×6mm。錨桿間距800mm、排距1000mm。金屬網(wǎng)采用10#鉛絲編織而成的經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為長(zhǎng)×寬=2m×1.1m，網(wǎng)孔規(guī)格50mm×50mm。金屬網(wǎng)由上而下沿拱部中心向拱腳鋪設(shè)，網(wǎng)間采用對(duì)接形式，并用雙股16#聯(lián)網(wǎng)絲每隔200mm 一道聯(lián)緊，扭結(jié)圈數(shù)不少于3 圈。掛網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)必須掛在已緊固托盤(pán)的外露錨桿上，再上第二個(gè)托盤(pán)、螺母固定，網(wǎng)掛完后再分次噴射混凝土。

3.2 施工方法

掘進(jìn)方法采用鉆爆法，即采用YT-28 型氣腿式風(fēng)鉆打眼，LS1-8 型秒延期導(dǎo)爆管雷管引爆，2 號(hào)巖石硝銨炸藥爆破。施工組織采用“四·六”制作業(yè)，每天四班生產(chǎn)，班內(nèi)檢修。掘進(jìn)班掘進(jìn)，打注錨桿、出矸。噴混凝土班補(bǔ)打注錨桿，掛聯(lián)網(wǎng)，噴射混凝土支護(hù)。每班一個(gè)循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度1m，日進(jìn)度3m。

3.3 支護(hù)工序施工作業(yè)

（1）超前臨時(shí)支護(hù)形式：每循環(huán)爆破后待炮煙吹散，安全檢查并確認(rèn)安全后進(jìn)行出矸作業(yè)，出矸結(jié)束支設(shè)超前臨時(shí)支護(hù)，超前臨時(shí)支護(hù)采用金屬螺旋支柱形式，支柱間距1.2m。

（2）臨時(shí)支護(hù)形式：每循環(huán)在超前臨時(shí)支護(hù)下依次從巷道頂部中心向兩側(cè)拱腳打注錨桿，拱部每排布置5 根錨桿，要求打一根，注一根，上緊托盤(pán)、螺母。臨時(shí)支護(hù)距離不得超過(guò)三個(gè)循環(huán)，嚴(yán)禁在空頂下作業(yè)。

（3）永久支護(hù)形式：臨時(shí)支護(hù)步距每達(dá)三個(gè)循環(huán)即進(jìn)行錨桿上掛網(wǎng)，然后噴射混凝土。噴混凝土?xí)r分區(qū)段進(jìn)行，先外后里，初次頂幫噴厚不超過(guò)50mm；復(fù)噴距工作面不大于30m，噴后要求巷道噴體總厚度達(dá)100mm。

4 結(jié)語(yǔ)

爾呷地吉礦區(qū)4#斜井六中段以下深部開(kāi)拓工程中采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，將錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土進(jìn)行組合，使噴層與圍巖緊密結(jié)合，形成支護(hù)-圍巖承載體系，最大限度地利用圍巖本身的承載能力。同時(shí)因地制宜的采用全斷面一次開(kāi)挖及頂幫差異化支護(hù)方式，在最短時(shí)間內(nèi)控制了斜井?dāng)嗝娌环€(wěn)定部位圍巖的早期變形，這能使圍巖的擾動(dòng)影響控制在最小范圍內(nèi)，有力保證開(kāi)拓延伸工程的進(jìn)度與質(zhì)量。

通過(guò)金屬礦山傾斜巖巷特殊地層錨網(wǎng)噴支護(hù)工藝的實(shí)踐應(yīng)用，能夠在保證安全的前提下，快速有序完成掘進(jìn)任務(wù)，有效緩解礦井資源銜接緊張的局面，也為今后遇到類(lèi)似施工條件時(shí)提供更多可靠、操作性強(qiáng)的支護(hù)方案作為借鑒。在實(shí)際施工中，技術(shù)部門(mén)應(yīng)當(dāng)充分考慮區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況，與井巷工程現(xiàn)場(chǎng)條件結(jié)合，分析圍巖特征，選擇科學(xué)的支護(hù)技術(shù)，引導(dǎo)工程施工人員依照相關(guān)要求進(jìn)行規(guī)范化操作，按部就班的進(jìn)行科學(xué)施工，促進(jìn)金屬礦山安全高效生產(chǎn)。