地質坑探巷道支護技術的運用與發展

（廣東省有色地質勘查院 廣東廣州510080）

（廣東省有色地質勘查院 廣東廣州510080）

對當前巷道支護方式進行了分析，考慮到錨桿支護為地質坑探巷道掘進的安全生產帶來的巨大經濟效益，對錨桿支護原理、支護技術進行了闡述，并結合我國錨桿支護技術的發展，對新型錨桿支護監測技術及設計方法進行介紹，籍此希望在提高坑探巷道掘進速度和降低能耗方面進行有益的探討。

巷道錨桿支護技術

1 項目概況

本項目為廣東省樂昌市慶云鎮富云鉛多金屬礦詳查地質坑探工程設計，礦區位于廣東省樂昌市區北偏西25°，直距32km處，礦區隸屬于樂昌市慶云鎮管轄，礦區面積約16.01平方公里，地理坐標113°11′28″--113°14′58″，25°22′00″--25°25′00″，省道248橫穿礦區，經22公里可到達樂昌市坪石鎮，與國道107相通，交通十分便利（見圖1）。

礦區地處中低山區，海拔標高一般在268m～1105m.總體地形西北低，東部、東南部高，最低在下坦溪一帶，海拔268m，最高為東南部白家山，海拔1105m，相對高差837m。礦區內地質構造簡單，未見規模較大的斷裂。構成礦石的巖石，主要是石英脈、黑云母花崗巖、砂巖。礦體頂底板圍巖為黑云母花崗巖、砂巖，風化帶深度1.8～3.5m。新鮮巖石致密堅硬，巖芯多為完整的長柱狀，巖石力學強度較大。工程地質條件較好。巖石中的節理裂隙局部有石英脈充填，巖石較完整，其物理力學性質較好。根據項目巖體總體穩固的特性，需要對項目巷道進行錨桿支護。

2 地質坑探巷道主要的支護方式

圖1 交通位置圖

支護的作用在于改善圍巖穩定狀況和控制圍巖運動的發展速度，以維護安全的工作空間。新奧法強調圍巖是承受地壓的主要結構，設置人工支護只是為了改善和提高圍巖自身支持能力。圍巖不僅是施載物體，又是承載結構體，圍巖承載圈和支護體是組成巷道的統一體，是一個力學體系，是同時承受鉛垂與水平作用力的厚壁圓筒，坑探巷道的開掘與支護都是為保持與改善圍巖的自持能力服務。巷道支護根據使用的支護材料來分，有金屬、木棚支架、或料石砌碹、混凝土錨噴等方式。用木材支護是巷道采礦工業中采用最早，應用廣泛的一種支護方式。但是因為其強度低、易腐朽、易燃等缺點，所以被其他支護方式逐漸的取代。目前，在礦井中使用的是金屬支架、裝配式鋼筋混凝土支架、錨噴支護及錨桿支護。這些支護方式當中，以錨桿支護最為有效、便捷和經濟，支護后頂板的穩固性效果明顯，適合于圍巖穩固或較穩固，節理裂隙較發育但不破碎的巷道中，這對于坑探巷道斷面較小，勘查工程投入較大急需有效降低投入成本的巷道掘進工程來說，尤為適合。錨桿支護已經取代其他支護方式成為礦井巷道的主要支護方式。廣東省樂昌市慶云鎮富云鉛多金屬礦詳查地質坑探工程布置于穩固花崗巖中，深部新鮮巖石致密堅硬，巖石較完整，其物理力學性質較好，節理裂隙一般發育，巷道掘進支護特別適合采用錨桿方式支護。

3 錨桿支護原理

為使巷道穩定，避免巷道的圍巖產生變形或塌垮，一般在巷道掘進后需采用支護措施。錨桿支護在煤礦巷道一定范圍內得到了應用，原理是錨桿作用于圍巖并產生支護作用，分為擠壓加固拱和組合梁兩種支護作用。巷道中錨桿的支護多采用樹脂端頭的錨桿，用樹脂進行粘結，在加速、固化的雙重作用下將巷道巖石與錨桿端頭粘合，等到粘合基本成型時，在另一端擰緊螺帽，在擰螺帽的時厚要加墊板，錨桿這種方式作用于圍巖，產生壓應力進而提高了圍巖受力程度使其穩固且不易發生移動。

4 錨桿支護技術

坑探工程在進行坑道掘進設計時，必須要有支護設計內容，對錨桿等間排距、支護形式、錨桿錨索的規格，安裝的角度、有效的支護長度、混泥土的標號、錨固力、噴體的厚度、予緊力、錨桿的錨固材料、聯合支護的其它材料等都須在設計中進行明確的規定。錨桿支護設計要按照地質部門所提供的可靠的地質資料，按照頂板巖石周圍的巖層狀況與地質構造，并參考礦壓所觀察到的數據去確定各項支護參數。在進行新巷道施工當中，地質部門要及時的搜集相關地質資料，當發現有重大的變化時，及時的給設計部門提供資料。錨桿的桿體應選擇高強度的螺紋鋼，巷道掘進工作面靠工作面一側也可以用高強度的塑鋼桿體。錨桿的桿體需要根據巷道圍巖穩定性及支護設計的要求來選定。在堅硬的巖層和礦體中用樹脂錨固劑作為端錨時，錨固長度要求不小于桿體的1/3長度。在松軟的巖層與礦體中使用錨桿支護時，須用全長來進行錨固。永久的硐室、主巷需采用錨噴與錨網來聯合進行支護。其它的巷道可采用錨網加鋼帶聯合支護。頂板為礦層、巖層、層節理及其發育的巖巷、礦巷，要用錨桿錨索來進行聯合支護，錨索要錨固在堅硬的頂板巖層之中。錨桿的承載力要不小于100KN，初錨力要求不小于70KN。錨索承載力要不小于250KN，張拉預緊力不小于100KN，托梁、托板的強度要與錨索、錨桿的承載力相適應。

4.1 錨桿施工管理

打錨桿眼前和安裝錨桿前必須堅持首先敲幫問頂，檢驗錨桿然后作業。錨桿、錨索原則上和巖面垂直，托板、托梁必須緊貼巖面。凡錨桿初錨力、預緊力達不到設計要求，托板、托梁經采取措施仍無法緊貼巖面時，必須在附近打錨桿。打錨桿眼和安裝錨桿時必須在有可靠的臨時支護下進行。錨桿間排距、錨桿（索）的有效支護長度、錨固長度、錨桿（索）距工作面距離必須按作業規程規定作業。

5 我國錨桿支護技術發展

5.1 進一步完善錨桿支護理論和技術

有諸多錨桿支護理論，但這些理論與實際應用技術的發展適應性不好。所以有必要進一步深入的研究巷道圍巖礦壓規律的基礎上，深入探索錨桿支護理論。完善巷道錨桿的支護理論，提高選擇巷道錨桿形式和參數的科學性、實用性是促進巷道錨桿技術發展的一個重要因素。所以，我們要借鑒先進國家錨桿支護的工程監控設計方法，吸收國外先進的錨桿支護理論與設計，并結合我國工程實際情況，建立起適合我國的設計方法，從而提高錨桿支護設計方法的實用性、科學性。

5.2 發展掘錨新機具

就目前巷道掘進的施工工藝來說，對快速掘進產生影響的主要因素有兩方面:一是掘進鑿巖機鑿巖速度；二是圍巖穩固程度及支護單進速度的必要手段。它將會成為我國礦巷快速掘進的又一新的發展方向。

5.3 錨桿支護監測技術及設計方法的研究

錨桿支護實施于井下之后，要進行綜合的監測，以驗證初始設計的可靠性和合理性，并為修正初始設計提供依據。目前，錨桿支護的綜合監測內容有：采用十字布點法監測表面位移、錨桿測力計測量錨桿(索)錨固端部全長的工作阻力和采用頂板離層指示儀測試頂板巖層錨固范圍內外位移值。日常監測的內容有：頂板離層、錨桿錨固力抽檢、錨桿預緊力矩檢測。

6 結論

總之，用錨桿支架代替棚式支架為地質坑探巷道掘進生產帶來很大的經濟效益。按掘進巷道的生產費用評價使用錨桿支架的技術優越性：它比棚式支架花錢少，重量輕75%~89%，由于支護的工作量和材料運輸勞動量的減少，提高了巷道掘進速度，降低了單位電耗和折舊率，為地質坑探巷道掘進帶來可觀的經濟效益。因此說運用先進的掘進和支護以及巷道維護技術，對于地質坑探找礦事業的發展有著重要的現實意義。

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[5]肖同強，柏建彪，楊峰.高預緊力錨桿支護理論與技術發展現狀 [J].煤炭技術，2011（02）.

地質坑探巷道支護技術的運用與發展

■陳琪彬

P621[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-429-2