软破围岩巷道支护新理论及关键技术研究与应用

张为同，王相军，王茂德

（山东黄金矿业沂南（有限）公司，山东 临沂 276300）

沂南金矿金场矿区冶官墓101号矿体上下盘围岩属于疏松破碎蚀变斑岩，下盘为石膏灰岩及黏土、松散状矽卡岩，矿体内断层发育，掘进巷道维护以致出现支了垮，垮了支，严重影响正常回采。成为制约生产的难题。

1 巷道围岩级别的确定及支护依据

Barton Q分级方法。

Q分类法由挪威的Barton等人提出，该方法采用6个参数，主要考虑岩块的尺度、摩擦强度和水及其应力影响三部分因素，具体公式如下。

从钻孔编录情况看，矿体顶、底板岩石RQD大部分在28左右，线裂隙率一般为5条/m～8条/m，存在两组节理并有随机节理，岩石质量为非常差至较差的，岩体不完整。因此可以确定岩体的RQD指标为28，岩体节理组系数Jn为7。

根据现场调查，结合BartonQ分级标准中对节理粗糙程度的划分，节理特别发育粗糙、且不规则，可知沂南金矿金场冶官墓矿段岩体的粗糙度系数Jr为2～3之间。

根据BartonQ分级标准中对节理蚀变程度的划分，裂隙中含有沙砾、松散粘土，中等固结、非软化粘土矿物充填裂隙，厚度不大于5mm。沂南金矿金场冶官墓矿段节理蚀变系数Ja=5～7，节理水折减系数，沂南金矿金场冶官墓矿段大部分岩体表面潮湿有水珠存在，裂隙中流出中等水流，局部区域有淋水较大的情况，冲出充填物，因此认为沂南金矿金场冶官墓矿段岩体节理的水折减系数取0.66是合适的。

由于沂南金矿金场冶官墓矿段处于距地表421m区域，岩石中有多个剪切带，围岩松动，因此其应力折减系数SRF=7。

按照Q系统分类方法，沂南金矿金场冶官墓矿段岩体属于V至IV类岩体，矿岩体完整性非常差，属于软破围岩。见图1。

图1 软破围岩

2 极软破围岩巷道支护方式探索

金场分矿-265、-285、七中三个中段的巷道应用的支护现状钢支护。巷道掘进和维护困难。破碎松软、自稳性差、水理性强，散体地压、变形地压、膨胀地压共生。见图2。

支护与围岩相互约束作用降低、改性效果、挤压成拱、减跨作用丧失，故单独采用主动支护或被动支护效果都难以起到加固支护效果。

所有巷道都是采用短掘短支形成，支护率100%。先后采用木支护、钢支护和单喷、单锚和锚喷支护，返修率曾高达150%以上，安全生产受到严重影响。

图2 巷道应用的支护现状钢支护

图3 凿岩爆破

3 围压恢复支护加固新理论的实践应用

3.1 围绕支护问题进行过多年技术攻关

参观鲁中矿业有限公司张家洼铁矿后，采用长短结合的锚喷支护加以解决，即喷+锚（树脂锚杆、锚网、穿带）+喷。掘进爆破施工后，出渣前先对顶板进行喷浆；渣石出完后，对顶帮全断面锚网+穿带+树脂锚杆支护，最后喷浆加固，再进行下一轮作业。

3.2 支护关键技术

①分级支护及时支护强化支护；②超前、临时、永久和补强一体化设计；③重视护表壳体建造；④恢复围岩压力提高自锁功能。

3.3 喷锚喷施工工艺

①巷道掘进爆破完成，进行通风排尘；②对巷道掘进暴露面进行速喷，喷浆厚度1cm～2cm；③进行巷道掘进爆破渣石排出；④进行巷道掘进暴露面锚杆及挂网作业；⑤最后进行二次喷浆，喷浆厚度5cm～7cm。再进入下一作业循环（凿岩爆破）。见图3。

4 钢支架与喷锚喷支护技术对比

技术效果对比见图4。

图4 掘进巷道对比

5 结论

软岩巷道支护应用证明，喷锚喷支护方案技术简单，经济合理，工期较短，服务时间长。

此类围压恢复支护加固理论用于极软破矿岩巷道支护设计，效果明显，可避免软破围岩支护设计的盲目性，有效提高了支护结构的作用效果和巷道整体稳定性。