软岩巷道交替配合支护技术的研究与应用

2019-12-14程传学侯志林包永强

中国金属通报 2019年11期

程传学，侯志林，杨冰，包永强

(岷县天昊黄金有限责任公司，甘肃岷县 274200)

随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大,软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出,软岩问题愈趋严重。软岩巷道在开挖后使井巷围岩周边应力集中，当应力超过围岩的极限强度时，就会发生破坏，围岩体积扩张，膨胀，向井巷空间内移，扰动范围较大，故作用在支架上的压力增加，使支护困难；在巷道揭露裂隙、构造带时，会出现在自重地压（rh）的作用下垂直变形，巷道失修严重，直接影响矿井安全高效生产，本论文在以岷县天昊黄金有限责任公司12坑+2113m中段-6线巷道、-6线采场沿脉拉底巷道为工程背景，研究支护技术。

1 工程地质条件

天昊公司位于甘肃省定西市境内，矿区处于西秦岭中低山区，各类岩性都不同程度受构造影响，裂隙和构造段常见，矿区含矿围岩主要为浅灰色～褐灰色厚层～中厚层状细粒长英质砂岩、细砂岩、粉砂岩夹粉砂质板岩、钙泥质板岩等。矿区岩矿石硬度为摩氏4级～6级。

矿体与围岩界线清楚，多为断层构造接触关系，但含矿断裂带内以碎裂岩为主，岩石裂隙发育，块度小，破碎程度高，稳固性差，坑道施工易坍塌，在施工完成后通过锚喷支护后仍存在大量变形现象，巷道无法满足正常生产需要。

2 金属矿山深部软岩高应力巷道支护技术

2.1 深部软岩巷道支护技术研究

以12坑+2113m中段-6线工作面为例，巷道均为穿层掘进，开拓巷道施工时设计断面为三心拱，巷道荒宽2500mm，荒高2600mm，净宽2200mm，净高2300m，S掘=6.16m2，S净=4.8m2。根据巷道围岩揭露情况，较难控制顶板在-6.5线处，巷道揭露为泥质板岩，该泥岩稳定性差，遇水膨胀，根据上中段（+2153m）通过-6线泥质板岩情况，施工完成后巷道存在大量变形，两帮移进量10cm～20cm，顶板下沉量为15cm，底板鼓起10cm，巷道失修严重，巷道断面无法满足需求，维修工程量大。

在12坑+2113m中段-6线工作面揭露泥质板岩后，通过对巷道断面及支护参数进行了调整。调整后巷道断面规格：荒宽2800mm，荒高2900m，S掘=7.7m2，净宽2500mm，净高2600mm，S净=6.16m2。支护形式采用锚网喷交替配合支护形式，并调整支护参数，采用φ20*2200mm等强度全螺纹钢锚杆及φ17.8*6000mm锚索交替配合直径6cm盘圆加工制作的经纬网支护，即第一排巷道三心拱顶布置锚索，依次向下布置锚杆、锚索交替；第二排巷道三心拱顶布置锚杆，依次向下布置锚索、锚杆交替。每排共使用锚索、锚杆16根，其中巷道三心拱顶3根使用8m锚索线，其余使用6m锚索线。底板全部使用锚杆支护。每根三心拱部锚杆均使用1块MSK2370型树脂锚固剂固定，两帮各2条，每根帮部锚杆均使用1块MSK2870型树脂锚固剂固定，锚杆间排距为750*1000mm，喷射混凝土150mm。

图1 锚网喷交替配合支护技术示意图

2.2 深部开采采场内支护技术研究

以12坑+2153m中段-6线采场拉底巷工作面为例，采场沿脉拉底巷设计断面为三心拱，巷道规格荒宽2200mm，荒高2300mm，矿体与围岩界限清楚，多为断层构造接触关系，矿体以碎裂岩为主，岩石裂隙发育，块度小、破碎程度高。原支护采用φ20*2400mm的高强高预应力锚杆配合2200*2300mm的“W”钢带及菱形网支护，每根锚杆用1块MSK2370型树脂锚固剂锚固，锚杆间排距为8500*1000mm；另外每隔2m施工两根锚索，每根锚索由一根φ17.8cm*8000mm的低松弛钢绞线、200*200*10mm的锚索托盘及锁具组成，每根锚索用2块MSK2370型树脂锚固剂锚固，锚索间排距为2000*2000mm，分别布置在巷道中心线两侧各1000mm的位置。

随着沿脉拉底巷的掘进长度及时间推移，巷道顶板出现较为明显的矿压现象，应力集中、顶板破碎、裂隙发育，顶板日下沉量最大可达10cm～20cm，使用原支护方式不能有效控制顶板，不仅不能达到预期效果，而且需要二次支护，二次支护使用工字钢吊棚，每组工字钢吊棚由4根规格φ1.78*8000mm的锚索和一根长度为2200mm的工字钢组成，工字钢吊棚棚距为1000mm，两组工字钢之间搭设3根长度为2000mm的12#槽钢，槽钢间距为700mm，工字钢两端各施工两根锚杆，并分别用一块300*150*20mm的钢板拖住工字钢，每根锚索用两块MSK2370型树脂锚固剂和一个让压管，虽然二次支护能满足生产需求，但是严重制约的施工进度，浪费了人工，增加了材料消耗。

根据+2153m中段-6线采场拉底巷工作面施工情况，对+2113m中段-6线拉底巷工作面巷道支护进行了调整，调整后将之前顶板采用的2200*2300mm的“W”型钢带更换为2200*180*8mm的“T”型钢带配合，锚杆下方除锚杆托盘外增加规格为200*200*50mm的木板托盘配合，另外正常施工过程中，增加锚索的密度，由每2m施工两根锚索调整为隔一排锚杆支护一排锚索，锚索规格由φ17.8mm调整为φ22mm，每条锚索都增加使用一个让压管，锚索托盘规格调整为200*200*20mm。调整结束后，沿脉拉底巷道趋于稳定，顶板得到了有效控制。

3 矿压监测方案

采用机械式顶板离层仪对-6线开拓巷道及采场拉底巷进行日常监测，与锚杆施工同时进行，安设位置为掘进工作面巷道中顶位置，安设间距为50m。通过对-6线开拓巷道及-6线采场沿脉拉底巷观测结果显示，工作面底板移进量平均值10mm，最大值15mm，两帮移进量平均值24mm，最大值28mm；顶板下沉量平均值18mm，最大值21mm；在10天～15天之间，两帮及顶底板移进量趋于稳定不再变化。