浅析锚网喷支护技术在石膏矿深层开采中的探索与应用

蒋奉亮

摘 要：经过数十年的开采，中国石膏矿山已逐步发展为由露天向地下、浅部向深部开采的必然趋势。本文主要研究探索石膏矿深层开采中的支护技术，对合理开发资源具有非常现实的安全意义。

关键词：锚网喷支护技术；石膏；矿深层开采；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.085

1 支护作用原理

锚网喷联合支护技术在煤矿开采中运用已十分成熟，是锚杆、金属网、喷射混凝土联合支护技术的简称，具有支护效果好、安全性好、性价比高、速度快等优点。锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆，改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆和围岩共同作用，达到维护巷道的目的。金属网用来稳固锚杆间的围岩，防止小块松散岩块活片帮伤及施工人员，同时也扩大了锚杆的承载作用面，使混凝土喷层具有一定的韧性，产生让压作用。喷射混凝土是将一定配合比的水泥、砂、石子的干拌合料，通过混凝土喷射机，输送到喷枪出口处，与水混合后，以较高的速度层层喷捣与岩面上凝结硬化的支护方式，主要起到支撑、充填、隔绝和转化作用。

2 联合支护在石膏矿深层开采中的应用

2.1 工程概况

兰陵石膏集团公司一、二号井矿层赋存于古近纪官庄群卞桥组第二岩性段含膏岩系中，矿层的围岩主要为泥岩、泥灰岩及含膏泥灰岩，卞桥组地层走向北西，倾向北东，倾角5°～10°，矿石层理发育。矿井开采垂深在550～610米，设计开采Ⅰ矿层，矿层厚度15m，房柱法采矿，矿房宽5米、高10米，矿柱宽8米，上部留护顶膏层3米，下部护底膏层2米。在-547米、-560米水平主运巷道中取样具有代表性矿石送实验室检测，折算得出石膏矿石抗压强度27.55Mpa，抗拉强度2.42Mpa，弹性模量6.92Gpa，粘聚力6.33Mpa，内摩擦角21.1°，硬度系数2，比重2.675g/cm?。在矿区以往的浅部石膏（垂深在300米以上）开采实践中，由于石膏埋藏较浅，地压相对较小，而且采用房柱法开采，巷道围岩均为石膏矿石相对稳定，基本上都是无需支护的裸体巷道，部分工程巷道确实需要支护的也都采用支架或砌硂支护方式。为保证主运巷道的安全使用，彻底消除隐患，必须进行巷道改造支护，在综合考虑比较了砌硂、支架、锚杆支护等方案后，最终确定锚网喷联合支护方案。

2.2 支护材料规格及参数

（1）根据围岩性质及各项参数，经过计算得出以下锚网支护规格参数表，如表1。

（2）在锚喷支护石膏巷道中，喷射混凝土的主要目的是封闭围岩，防止围岩风化和裂隙的演化。为确保质量，必须使喷层密实、均匀，达到设计强度。喷设混凝土配比为：水泥：砂子：石子=1：2：2，水泥使用425#普通硅酸盐水泥，砂子为中砂，石子粒径5-10mm，喷射料中加速凝剂，用量为水泥用量的2%，设计混凝土标号为C20，喷厚100mm。

2.3 施工工艺

锚杆孔深度比锚杆长度短100mm，顶板锚杆每孔用2卷树脂锚固剂，快速型（K型）在上，中速型（Z型）在下。每循环支护的施工工艺为：上好临时支护——铺设顶网、W钢带——打顶板中间的锚杆孔——装树脂药卷——安装中间顶板锚杆——用锚杆钻机搅拌树脂药卷20～25s——停30s左右，用安装器拧紧螺母——打顶板两边锚杆孔并安装锚杆——打两帮锚杆孔——安装帮锚杆——喷射混凝土。

2.4 施工安全技术要求

（1）锚杆的布置和安装必须符合设计要求。锚杆排距误差为±50mm，锚杆孔深允许误差±30mm，严禁深孔配短锚杆。巷道中间锚杆垂直安设，靠巷帮的顶板锚杆要向煤帮侧倾斜20°。钻孔前应根据设计要求确定孔位并做出标记。锚杆施工坚持打一孔安装一套锚杆，严禁打完孔后一次安装锚杆。

（2）要求金属网和W钢带铺平拉直，网间搭接100mm，用联网丝每隔200mm联一道，双丝联牢。

（3）装填锚固剂前先将孔壁冲洗干净，快速搅拌时间不少于20s，预紧螺帽，锚杆外露长度10～100mm。

（4）喷射混凝土应在喷射到岩层终凝2小时后，开始洒水养护，其养护时问应不少于14天，洒水次数，视以保持混凝土充分湿润为度。

（5）对锚杆等所有支护材料要进行抽检，型号、规格、质量及技术性能应符合规程、规范和设计要求。

2.5 总结

本次巷道改造锚网喷联合支护工程是公司对新型支护技术的一种探索和应用。工程完工支护后的巷道后期质量检查观测中没有出现变形、开裂现象，在没有出现巷道冒顶、片帮事故，同时也极大改善了巷道外观。这说明锚网喷联合支护方案在方法上是可行的，技术上是合理的，表现出的支护效果好、安全性高、性价比高、施工速度快等特点，为今后优化深部石膏矿巷道支护方式提供了依据。