新城金礦深部采場現有支護方式合理性驗證

朱兆文ZHU Zhao-wen；孫星SUN Xing；王旭東WANG Xu-dong

（山東黃金股份有限公司新城金礦，新城 261438）

（Shandong Gold Mining Co.，Ltd.Xincheng Gold Mine，Xincheng 261438，China）

0 引言

新城金礦Ⅴ#礦體目前采用上向水平分層充填采礦法，采場圍巖條件較好，局部穩固性差，且較破碎，從而局部或大面積頂板冒落事故發生的可能性較大，此時采用錨桿支護基本上能夠解決開采安全問題。但考慮到錨桿長度較小，基本上是一個分層安裝一次，這會大大降低采礦速度，錨桿施工工序會占用大量時間，影響礦塊生產能力，降低生產效率。而具有足夠長度的錨索，一次可以錨固幾個分層，這減少了錨固作業時間，提高效率。

1 支護現狀介紹

現階段，長錨索主要是用于新城金礦采場支護，錨索體采用的HRB335 螺紋鋼的公稱直徑為14mm，每一根錨索由1 根螺紋鋼組成。要求鉆孔直徑是60mm，水泥漿液是注漿材料，它是425#普通硅酸鹽水泥。封孔注漿時使用圓臺形木塞，要求木塞高170mm，底面直徑60mm，頂面直徑70mm，同時要求在木塞表面鉆三個孔，作為螺紋鋼孔、壓縮氣管孔、注漿塑管孔。錨索為全長錨固，一步采錨固長度12m，錨索網度2.0m×2.0m；二步采錨索錨固長度12m，網度1.5m×1.5m。

錨索安裝：假定一個班可以安4 根錨索，每天能夠安裝12 根，由于每個斷面有4 根錨索，那么每天可以前進1.5m×3=4.5m。

長錨索支護主要流程：鉆孔→清洗鉆孔→捆扎排氣管和推送鋼筋繩→封孔并插入注漿管→孔內注漿。

事實上現階段礦方采取的支護參數并沒有任何的理論依據，只是依靠自身的實踐經驗確定的。在保障安全生產的基礎上，如果錨索過長，網度過小，很可能造成資源的浪費，造成施工成本超標；如果錨索過短，網度過大，很不利于礦山安全高效開采，導致工存在存在較大的風險。

針對以上這種情況，有必要對新城金礦現階段采用的錨索參數進行科學的合理性驗證。錨索設計中最重要的兩個參數是錨固段長度和錨索網度，一般情況下，確定它們的取值都是在懸吊理論基礎上通過計算獲取。并且經過長時間的實驗論證，用這種方法得到的有關參數其安全系數是非常高的。所以本節計算錨索參數時采用的也是這種方法，將由此計算出來的結果和目前正在采用的支護參數進行對比，就可以知道現階段使用的錨索參數是否合理。

2 支護參數合理性驗證

HRB335 螺紋鋼標準抗拉強度335MPa，設計抗拉強度為300MPa，取η=0.99，則1×φ14mm 螺紋鋼長錨索的抗拉荷載設計值為：

取巖體密度ρ=2800kg/m3，則巖體容重γ=ρg=28.0kN/m3；巖石硬度系數f=8；礦體平均水平厚度取60m，即l=60m；由于本研究采場處地面以下400m 下，故要對普氏公式進行修正，修正系數取K=1.1；由于一步采場回采作業環境明顯好于二步采場，因此，此處主要針對二步采場進行設計，二步采場寬7.0m，則

采場頂板總壓力即冒落拱重量為：

整個采場頂板共需要安裝的錨索根數：

分析上述計算結果不難發現，現階段二步采場采用的錨索網度是1.5m×1.5m，它的面積是2.25m2，比計算網度要大，因此如果只考慮到支護網度的話，那么這個支護參數是不合理的，不能夠保證相關工作的順利實施。大量的實踐經驗表明，錨索網度和錨索的總長度兩者之間有著直接的關系，并且每根錨索分攤重量與錨索網度直接相關，尤其是對一些特定的采場而言，網度大，那么使用的錨索就不需要那么多，自然每根錨索需要承擔的采場頂板巖體重量就會很大；網度小，需要用到的錨索就會很多，自然每根錨索需要承擔的采場頂板巖體重量就會減少。因此，在保證工程安全的前提下，要想可以大大的節約工程資源，有效降低采礦成本，還是應該使網度適度大些。所以，在對錨索參數的合理性進行評價的過程中，如果只是從支護網度的角度出發，其評價結果有效，即新城金礦當前所采用的錨索參數有待商榷。

3 支護建議

實施錨索預控頂支護的主要作用是保證采礦作業環境的安全性，通過這項工序能夠有效的保障相關人員的財產損失與人身傷害。在保證工程安全的基礎上，以下是給現階段的新城金礦支護提的幾點建議：①在錨索不變的情況下，適當的減小錨索之間的間排距效果會更好，如果依照1.1m×1.1m 的網度進行支護，不僅需要很多的錨索，也需要消耗很多的鋼筋，十分不利于資源的節約。并且，如果網度過于密集的話，也會給鉆眼及注漿作業帶來很多的不便，所以建議尋找其他的支護方案。②在鋼筋直徑不變的情況下，應該最大程度的增加鋼筋強度，但是現階段使用的只是普通鋼筋，它的鋼筋強度不能滿足相關標準，建議選用精軋螺紋鋼，它的強度要比普通鋼筋的強度大，如果也想提高螺紋鋼筋抗拉強度，可以通過使用等級更高的鋼筋來實現。③要想提高錨索的抗拉荷載，增大鋼筋的直徑是非常有效的一個辦法，如此不僅錨索網度會增大，錨索使用數量也會減少。④當前工程施工采用的是普通鋼筋，如果使用的是預應力鋼絞線，其強度會翻倍，其安全性也會更高，不僅如此還能大大減少錨索數量，減少鉆孔及注漿工作量，提高回采速度。

4 總結

綜合以上四個建議，再考慮到其它很多因素的影響，比如采礦安全、生產效率、施工成本等方面，發現采用鋼絞線進行支護的效果是最好的。型號為270 級的鋼絞線是礦山支護中最常用的，其中鋼絞線由于不同的分法，比如每束鋼絞線的鋼絲根數等，被分成了很多個小類。本礦具有圍巖穩固性相對較好，強度較高的特點，所以選擇1860MPa 級17-15.24mm 鋼絞線作為砂漿錨索桿體的制作材料。

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