喷锚支护在赤峰银海金业有限公司的应用

孙岩，康祥民

（鸡笼山黄金矿业有限公司，湖北 黄石 435000）

1 概况

赤峰银海金业有限公司于1965年建矿，1997年7月开始二期扩建工程建设，设计生产能力1500 t/d，1999年开始深部工程建设，2004年主体工程盲竖井竣工，矿山现生产能力为1600 t/d。

赤峰银海金业有限公司40年的历史。开采深度近负600米。是一个多中段矿山，又属于缓倾斜薄矿脉矿床；矿石中等稳固，顶板岩层稳固性差。普氏硬度系数为5～7，由于地质情况复杂，断层多，节理发育。采用上向水平胶结充填法，采场控顶技术比较完善。

2 采掘支护形式的发展

20世纪70年代初期，是采用单木柱、木材垛及废矿石、围岩废石充填的支护方式，薄矿体的矿房是利用矿体围岩自身强度自然维护采场的顶板，在特殊地质地段和三角岩体的巷道采用木材支护。从20世纪70年代中期开始采用水泥材料支柱，同时在部分采场或巷道中选择锚杆支护顶板。在20世纪70年代后期10年的一段时间里，在研究矿体围岩力学数据的成果中，根据矿山具体采矿方法的应用情况，逐渐发展为素喷、锚杆支护、钢丝绳锚杆或锚网联合支护等多类型的支护模式，应用的锚杆材料有缝管式锚杆、砂浆锚杆、金属楔缝式锚杆、钢丝绳锚索等四种。

2.1 金属材料的楔缝锚杆支护

材质主要是用A3普通圆钢，有金属杆体、金属楔子、金属托盘、紧固螺母四个部件构成。杆体设计长2～2.3m,ф22-26mm,楔子厚度 22～25 mm，楔角 7°～9°，工作面凿岩超前锚杆安装，并列进行，用上向式专用锚杆设备垂直于顶板凿锚杆孔，清孔后，组装楔子与钢拖盘，及螺母和杆体一次压入孔底，采用专用锚杆钻机紧固，并施加300～400N/m力距拧紧螺母，以产生4t左右的预应力为宜。施工网度为间距1m,排距0.8m,在应用和施工中可根据围岩情况适当调整[1]。

楔缝式锚杆的结构较简单，容易加工，企业能大批生产，锚固力较大，平均为11.5t,最大达16t,用于空场法采场取代护顶矿柱，可使采场回采率提高3%～5%，获得了较好效果。但这种锚杆在解理发育、强度低较破碎的顶板中使用，往往因锚固层局部脱落而失去作用。加之杆体和其他部件均需机械加工，生产成本较高，逐渐被其他材料取代。

2.2 砂浆材料的锚杆支护

对于应用金属楔缝锚杆的实际情况，20世纪70年代中期普遍在全矿采掘工程中推广砂浆锚杆。螺纹钢筋砂浆锚杆，长1.6～3.5m,ф16～20mm,砂浆中水泥采用 425# 硅酸盐水泥，常用砂子为3mm以下黄砂或黑砂，其配比为1：1，水灰比为0.38，使用时在现场掺和拌匀，并用压气注浆器设备，先注浆后压钎杆体。锚杆安装8h后检测锚固力为0.71t,16h为4.9t,24小时后达7.7t,握裹力为0.96Mpa。有时为了满足某项工程技术要求，及早发挥支护效果，提高锚固层的稳定性，同时加入快硬早强矾土水泥，安装8h后，检测锚固力为7～11t。

应用砂浆锚杆是成本低，矿山应用范围较广，可以在较复杂的软岩体，也可在采场中受到较大地压的情况下采用，应用条件比较广。

2.3 金属材料的管缝式锚杆的支护

应用砂浆锚杆时候现场施工工艺比较复杂，准备工作较费时，安装完需要较长时间凝固，不能承载，耽误了后续采矿工艺进度，不利开采能力的提高。于是1986年与长沙矿山研究院共同开展试验项目，在进行尾砂充填法采矿试验过程中，支护材料采用金属缝管式锚杆替代砂浆锚杆支护，效果很好，从而成为目前在采场广泛应用的一种新型锚杆。主要材料是金属管缝锚杆、金属托盘、金属挡环构成，锚杆是一根纵向开缝金属钢管体，锚尾端部焊有ф6～8mm圆钢弯成的挡环。长一般为2m,杆体直径ф30～45mm,锚杆施工是用ysp～45型钻机，配以ф39～40 mm钎头钻凿锚孔。孔深超过锚杆长度5～10cm。将套好托盘的锚杆钢管使用锚杆机打入孔径下于杆体1～3mm的钻孔，让金属托盘压紧岩石体，锚杆体的弹性作用保证杆外壁与孔内岩壁紧密配合后，形成沿杆体长度的径向应力和纵向摩擦力。

2.4 喷射混凝土与喷锚支护

喷浆加固技术，从1969年开始，先在三角岩体和特殊破碎斑岩地段巷道中采用。经试验后，采用喷锚加固采场小断层，矿体中的破碎段等地质条件的工作面，防止弱面为突破口，引起顶板岩层整体失稳。其施工顺序，先锚后喷，稳住弱面，锚杆长度 2～2.3m,弱面喷浆厚度 70～150mm,安装网度 1×0.8（m）,并要求锚杆穿过断裂带，使它真正起到悬吊、组合、支撑等作用。喷浆采用HPZ-30型转子式喷射机，料浆中水泥和砂石的重量配比为1：4，并掺入一定比例的速凝剂，使砂浆及早凝固。

2.5 长锚索与锚网联合支护

20世纪80年代中期，在研究上向尾砂充填采矿方法现场的顶板稳固技术时，采用简单的锚杆支护顶板，可以保证安全回采一个采场，跨度超不过9m。如果接连回采几个矿房时，金属锚杆体组合梁的梁端部，弯曲应力是梁的抗弯强度2倍，回采安全得不到保证，在试验中使用长锚索作为补强支护材料，效果非常明显，对顶板起到了加固作用，避免回采时顶板不稳固，使试验得以顺利成功。

2.6 联合支护参数的选择和长锚索加工及施工工艺

①金属锚杆、长锚索的技术参数，金属长锚索可在矿房中的天井中安装，之字型布置，在上向尾砂充填采矿采场实验时，采场的中间部位和边部的锚索长度各为5.5m和4m，1.5×7m网度;回采工作面及时安装锚杆，呈菱形布置，网度1×1m。②钢筋网支护参数，在锚杆或方网控顶下每当矿房二次压顶5m，使用挂网、喷浆。钢筋均为8mm的圆钢，按0.2×0.2 m网度25#圆丝绑扎为网，安装在锚杆下，为了节约钢筋，现已改为除油拆股的旧钢丝绳代用。③水泥砂浆喷射厚度，控制在30～100mm,可以进行两次喷射。④长锚索加工及施工工艺，锚索选用ф22mm和ф31mm旧钢丝绳,根据需要长度切割，制作锚头。锚孔采用YG-40型钻机并配以ф60mm钎头和接杆钢钎钻凿，扫孔后，将锚索送入孔中，把排气管引出，采用木塞封孔后，把注浆管扦入予留孔内约0.2～0.3m，利用注浆机压入水泥砂浆，观察排气情况，注满水泥砂浆，进行堵塞封孔。

赤峰银海金业有限公司已进入深部开采，地压相应增大，用单一锚杆护顶难以保证作业安全，因此采用长短锚索（杆）的锚固方法，除保证回采空间稳定外，还可借此扩大采场规模，使此法的采场能力达45～70t/d,考虑矿体及围岩的稳固情况及地质条件，选择是否采用锚杆、素喷水泥砂浆、长锚索短锚杆或长锚索与锚网喷等支护方式，这样能保证采矿方法在回采工艺施工中简便实用，即提高了单采场采矿能力，减少了作业时间，控制了矿石的贫化率、损失率等指标，同时增加了矿山生产规模[2]。

3 矿山支护方式的改进方向

赤峰银海金业有限公司采掘支护技术经过40余年特别是近十年的迅速发展，在不断吸收国内外成功经验的同时，逐步选择适合该矿山采矿作用现场的支护方式的特点，是黄金矿山中较好的应用锚杆护顶技术的企业之一。

矿山企业现场支护技术应用中许多需要完善和改进的地方，如施工设备不先进，不能全面机械化，需要人工作业多，支护质量检测方法不科学等方面。尤其是开采深部地压的采场，支护工作量增加，用工占用时间多，限制了生产能力提高。因此，将进行下列科研工作：①对地下深部岩体性质与锚杆材料开展试验和研究。总结岩体结构特征数据，开展力学质量分析，研究地下矿压与采场空间结构数据关系，形成合理的模拟支护形式数据库，通过试验采场、支护作业点推广经济、安全、高效的新型材料锚杆，代替落后产品，来降低采矿成本。②为了提高支护效率，简化施工工艺，减轻劳动强度，在研究更新现有设备和工具的同时，配套组建喷锚机械化作业线，补充必要的仪器仪表，提高支护质量。