喷锚支护在赤峰银海金业有限公司的应用

孙岩 康祥民

【摘 要】论文比较系统、全面地对赤峰银海金业有限公司支护工艺的使用情况以及近期科研攻关技术项目的经验和效果进行分析和总结，阐述了矿山企业通过生产实践，应用锚杆支护方面取得的经验，细致分析了如何选择锚杆材料、型号等技术参数，合理优化了施工工艺，并在此基础上，对今后采掘支护的研究和展望发表了意见。

【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.

【关键词】采掘支护； 采矿方法； 喷锚支护

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

【中图分类号】TD167 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）09-0172-02

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錨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網度； 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。

【参考文献】

【1】曹学兴，何蕴龙，袁帅. 喷锚支护措施对地下厂房洞室群整体稳定性影响[J]. 四川大学学报（工程科学版），2012，44（S1）：71-76.

【2】黄东，谢学斌，黄晓阳. 爆破荷载下喷锚支护动载响应的数值分析[J]. 中国矿山工程，2011，40（01）：48-53.