噴錨支護在赤峰銀海金業(yè)有限公司的應用

孫巖，康祥民

（雞籠山黃金礦業(yè)有限公司，湖北 黃石 435000）

1 概況

赤峰銀海金業(yè)有限公司于1965年建礦，1997年7月開始二期擴建工程建設，設計生產能力1500 t/d，1999年開始深部工程建設，2004年主體工程盲豎井竣工，礦山現(xiàn)生產能力為1600 t/d。

赤峰銀海金業(yè)有限公司40年的歷史。開采深度近負600米。是一個多中段礦山，又屬于緩傾斜薄礦脈礦床；礦石中等穩(wěn)固，頂板巖層穩(wěn)固性差。普氏硬度系數(shù)為5～7，由于地質情況復雜，斷層多，節(jié)理發(fā)育。采用上向水平膠結充填法，采場控頂技術比較完善。

2 采掘支護形式的發(fā)展

20世紀70年代初期，是采用單木柱、木材垛及廢礦石、圍巖廢石充填的支護方式，薄礦體的礦房是利用礦體圍巖自身強度自然維護采場的頂板，在特殊地質地段和三角巖體的巷道采用木材支護。從20世紀70年代中期開始采用水泥材料支柱，同時在部分采場或巷道中選擇錨桿支護頂板。在20世紀70年代后期10年的一段時間里，在研究礦體圍巖力學數(shù)據的成果中，根據礦山具體采礦方法的應用情況，逐漸發(fā)展為素噴、錨桿支護、鋼絲繩錨桿或錨網聯(lián)合支護等多類型的支護模式，應用的錨桿材料有縫管式錨桿、砂漿錨桿、金屬楔縫式錨桿、鋼絲繩錨索等四種。

2.1 金屬材料的楔縫錨桿支護

材質主要是用A3普通圓鋼，有金屬桿體、金屬楔子、金屬托盤、緊固螺母四個部件構成。桿體設計長2～2.3m,ф22-26mm,楔子厚度 22～25 mm，楔角 7°～9°，工作面鑿巖超前錨桿安裝，并列進行，用上向式專用錨桿設備垂直于頂板鑿錨桿孔，清孔后，組裝楔子與鋼拖盤，及螺母和桿體一次壓入孔底，采用專用錨桿鉆機緊固，并施加300～400N/m力距擰緊螺母，以產生4t左右的預應力為宜。施工網度為間距1m,排距0.8m,在應用和施工中可根據圍巖情況適當調整[1]。

楔縫式錨桿的結構較簡單，容易加工，企業(yè)能大批生產，錨固力較大，平均為11.5t,最大達16t,用于空場法采場取代護頂?shù)V柱，可使采場回采率提高3%～5%，獲得了較好效果。但這種錨桿在解理發(fā)育、強度低較破碎的頂板中使用，往往因錨固層局部脫落而失去作用。加之桿體和其他部件均需機械加工，生產成本較高，逐漸被其他材料取代。

2.2 砂漿材料的錨桿支護

對于應用金屬楔縫錨桿的實際情況，20世紀70年代中期普遍在全礦采掘工程中推廣砂漿錨桿。螺紋鋼筋砂漿錨桿，長1.6～3.5m,ф16～20mm,砂漿中水泥采用 425# 硅酸鹽水泥，常用砂子為3mm以下黃砂或黑砂，其配比為1：1，水灰比為0.38，使用時在現(xiàn)場摻和拌勻，并用壓氣注漿器設備，先注漿后壓釬桿體。錨桿安裝8h后檢測錨固力為0.71t,16h為4.9t,24小時后達7.7t,握裹力為0.96Mpa。有時為了滿足某項工程技術要求，及早發(fā)揮支護效果，提高錨固層的穩(wěn)定性，同時加入快硬早強礬土水泥，安裝8h后，檢測錨固力為7～11t。

應用砂漿錨桿是成本低，礦山應用范圍較廣，可以在較復雜的軟巖體，也可在采場中受到較大地壓的情況下采用，應用條件比較廣。

2.3 金屬材料的管縫式錨桿的支護

應用砂漿錨桿時候現(xiàn)場施工工藝比較復雜，準備工作較費時，安裝完需要較長時間凝固，不能承載，耽誤了后續(xù)采礦工藝進度，不利開采能力的提高。于是1986年與長沙礦山研究院共同開展試驗項目，在進行尾砂充填法采礦試驗過程中，支護材料采用金屬縫管式錨桿替代砂漿錨桿支護，效果很好，從而成為目前在采場廣泛應用的一種新型錨桿。主要材料是金屬管縫錨桿、金屬托盤、金屬擋環(huán)構成，錨桿是一根縱向開縫金屬鋼管體，錨尾端部焊有ф6～8mm圓鋼彎成的擋環(huán)。長一般為2m,桿體直徑ф30～45mm,錨桿施工是用ysp～45型鉆機，配以ф39～40 mm釬頭鉆鑿錨孔?？咨畛^錨桿長度5～10cm。將套好托盤的錨桿鋼管使用錨桿機打入孔徑下于桿體1～3mm的鉆孔，讓金屬托盤壓緊巖石體，錨桿體的彈性作用保證桿外壁與孔內巖壁緊密配合后，形成沿桿體長度的徑向應力和縱向摩擦力。

2.4 噴射混凝土與噴錨支護

噴漿加固技術，從1969年開始，先在三角巖體和特殊破碎斑巖地段巷道中采用。經試驗后，采用噴錨加固采場小斷層，礦體中的破碎段等地質條件的工作面，防止弱面為突破口，引起頂板巖層整體失穩(wěn)。其施工順序，先錨后噴，穩(wěn)住弱面，錨桿長度 2～2.3m,弱面噴漿厚度 70～150mm,安裝網度 1×0.8（m）,并要求錨桿穿過斷裂帶，使它真正起到懸吊、組合、支撐等作用。噴漿采用HPZ-30型轉子式噴射機，料漿中水泥和砂石的重量配比為1：4，并摻入一定比例的速凝劑，使砂漿及早凝固。

2.5 長錨索與錨網聯(lián)合支護

20世紀80年代中期，在研究上向尾砂充填采礦方法現(xiàn)場的頂板穩(wěn)固技術時，采用簡單的錨桿支護頂板，可以保證安全回采一個采場，跨度超不過9m。如果接連回采幾個礦房時，金屬錨桿體組合梁的梁端部，彎曲應力是梁的抗彎強度2倍，回采安全得不到保證，在試驗中使用長錨索作為補強支護材料，效果非常明顯，對頂板起到了加固作用，避免回采時頂板不穩(wěn)固，使試驗得以順利成功。

2.6 聯(lián)合支護參數(shù)的選擇和長錨索加工及施工工藝

①金屬錨桿、長錨索的技術參數(shù)，金屬長錨索可在礦房中的天井中安裝，之字型布置，在上向尾砂充填采礦采場實驗時，采場的中間部位和邊部的錨索長度各為5.5m和4m，1.5×7m網度;回采工作面及時安裝錨桿，呈菱形布置，網度1×1m。②鋼筋網支護參數(shù)，在錨桿或方網控頂下每當?shù)V房二次壓頂5m，使用掛網、噴漿。鋼筋均為8mm的圓鋼，按0.2×0.2 m網度25#圓絲綁扎為網，安裝在錨桿下，為了節(jié)約鋼筋，現(xiàn)已改為除油拆股的舊鋼絲繩代用。③水泥砂漿噴射厚度，控制在30～100mm,可以進行兩次噴射。④長錨索加工及施工工藝，錨索選用ф22mm和ф31mm舊鋼絲繩,根據需要長度切割，制作錨頭。錨孔采用YG-40型鉆機并配以ф60mm釬頭和接桿鋼釬鉆鑿，掃孔后，將錨索送入孔中，把排氣管引出，采用木塞封孔后，把注漿管扦入予留孔內約0.2～0.3m，利用注漿機壓入水泥砂漿，觀察排氣情況，注滿水泥砂漿，進行堵塞封孔。

赤峰銀海金業(yè)有限公司已進入深部開采，地壓相應增大，用單一錨桿護頂難以保證作業(yè)安全，因此采用長短錨索（桿）的錨固方法，除保證回采空間穩(wěn)定外，還可借此擴大采場規(guī)模，使此法的采場能力達45～70t/d,考慮礦體及圍巖的穩(wěn)固情況及地質條件，選擇是否采用錨桿、素噴水泥砂漿、長錨索短錨桿或長錨索與錨網噴等支護方式，這樣能保證采礦方法在回采工藝施工中簡便實用，即提高了單采場采礦能力，減少了作業(yè)時間，控制了礦石的貧化率、損失率等指標，同時增加了礦山生產規(guī)模[2]。

3 礦山支護方式的改進方向

赤峰銀海金業(yè)有限公司采掘支護技術經過40余年特別是近十年的迅速發(fā)展，在不斷吸收國內外成功經驗的同時，逐步選擇適合該礦山采礦作用現(xiàn)場的支護方式的特點，是黃金礦山中較好的應用錨桿護頂技術的企業(yè)之一。

礦山企業(yè)現(xiàn)場支護技術應用中許多需要完善和改進的地方，如施工設備不先進，不能全面機械化，需要人工作業(yè)多，支護質量檢測方法不科學等方面。尤其是開采深部地壓的采場，支護工作量增加，用工占用時間多，限制了生產能力提高。因此，將進行下列科研工作：①對地下深部巖體性質與錨桿材料開展試驗和研究。總結巖體結構特征數(shù)據，開展力學質量分析，研究地下礦壓與采場空間結構數(shù)據關系，形成合理的模擬支護形式數(shù)據庫，通過試驗采場、支護作業(yè)點推廣經濟、安全、高效的新型材料錨桿，代替落后產品，來降低采礦成本。②為了提高支護效率，簡化施工工藝，減輕勞動強度，在研究更新現(xiàn)有設備和工具的同時，配套組建噴錨機械化作業(yè)線，補充必要的儀器儀表，提高支護質量。