淺析錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)在石膏礦深層開采中的探索與應(yīng)用

蔣奉亮

摘 要：經(jīng)過數(shù)十年的開采，中國石膏礦山已逐步發(fā)展為由露天向地下、淺部向深部開采的必然趨勢。本文主要研究探索石膏礦深層開采中的支護(hù)技術(shù)，對合理開發(fā)資源具有非常現(xiàn)實(shí)的安全意義。

關(guān)鍵詞：錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)；石膏；礦深層開采；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.085

1 支護(hù)作用原理

錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在煤礦開采中運(yùn)用已十分成熟，是錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的簡稱，具有支護(hù)效果好、安全性好、性價(jià)比高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。錨桿支護(hù)是通過錨入圍巖內(nèi)部的錨桿，改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的巖石帶，利用錨桿和圍巖共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道的目的。金屬網(wǎng)用來穩(wěn)固錨桿間的圍巖，防止小塊松散巖塊活片幫傷及施工人員，同時(shí)也擴(kuò)大了錨桿的承載作用面，使混凝土噴層具有一定的韌性，產(chǎn)生讓壓作用。噴射混凝土是將一定配合比的水泥、砂、石子的干拌合料，通過混凝土噴射機(jī)，輸送到噴槍出口處，與水混合后，以較高的速度層層噴搗與巖面上凝結(jié)硬化的支護(hù)方式，主要起到支撐、充填、隔絕和轉(zhuǎn)化作用。

2 聯(lián)合支護(hù)在石膏礦深層開采中的應(yīng)用

2.1 工程概況

蘭陵石膏集團(tuán)公司一、二號井礦層賦存于古近紀(jì)官莊群卞橋組第二巖性段含膏巖系中，礦層的圍巖主要為泥巖、泥灰?guī)r及含膏泥灰?guī)r，卞橋組地層走向北西，傾向北東，傾角5°～10°，礦石層理發(fā)育。礦井開采垂深在550～610米，設(shè)計(jì)開采Ⅰ礦層，礦層厚度15m，房柱法采礦，礦房寬5米、高10米，礦柱寬8米，上部留護(hù)頂膏層3米，下部護(hù)底膏層2米。在-547米、-560米水平主運(yùn)巷道中取樣具有代表性礦石送實(shí)驗(yàn)室檢測，折算得出石膏礦石抗壓強(qiáng)度27.55Mpa，抗拉強(qiáng)度2.42Mpa，彈性模量6.92Gpa，粘聚力6.33Mpa，內(nèi)摩擦角21.1°，硬度系數(shù)2，比重2.675g/cm?。在礦區(qū)以往的淺部石膏（垂深在300米以上）開采實(shí)踐中，由于石膏埋藏較淺，地壓相對較小，而且采用房柱法開采，巷道圍巖均為石膏礦石相對穩(wěn)定，基本上都是無需支護(hù)的裸體巷道，部分工程巷道確實(shí)需要支護(hù)的也都采用支架或砌硂支護(hù)方式。為保證主運(yùn)巷道的安全使用，徹底消除隱患，必須進(jìn)行巷道改造支護(hù)，在綜合考慮比較了砌硂、支架、錨桿支護(hù)等方案后，最終確定錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方案。

2.2 支護(hù)材料規(guī)格及參數(shù)

（1）根據(jù)圍巖性質(zhì)及各項(xiàng)參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算得出以下錨網(wǎng)支護(hù)規(guī)格參數(shù)表，如表1。

（2）在錨噴支護(hù)石膏巷道中，噴射混凝土的主要目的是封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化和裂隙的演化。為確保質(zhì)量，必須使噴層密實(shí)、均勻，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。噴設(shè)混凝土配比為：水泥：砂子：石子=1：2：2，水泥使用425#普通硅酸鹽水泥，砂子為中砂，石子粒徑5-10mm，噴射料中加速凝劑，用量為水泥用量的2%，設(shè)計(jì)混凝土標(biāo)號為C20，噴厚100mm。

2.3 施工工藝

錨桿孔深度比錨桿長度短100mm，頂板錨桿每孔用2卷樹脂錨固劑，快速型（K型）在上，中速型（Z型）在下。每循環(huán)支護(hù)的施工工藝為：上好臨時(shí)支護(hù)——鋪設(shè)頂網(wǎng)、W鋼帶——打頂板中間的錨桿孔——裝樹脂藥卷——安裝中間頂板錨桿——用錨桿鉆機(jī)攪拌樹脂藥卷20～25s——停30s左右，用安裝器擰緊螺母——打頂板兩邊錨桿孔并安裝錨桿——打兩幫錨桿孔——安裝幫錨桿——噴射混凝土。

2.4 施工安全技術(shù)要求

（1）錨桿的布置和安裝必須符合設(shè)計(jì)要求。錨桿排距誤差為±50mm，錨桿孔深允許誤差±30mm，嚴(yán)禁深孔配短錨桿。巷道中間錨桿垂直安設(shè)，靠巷幫的頂板錨桿要向煤幫側(cè)傾斜20°。鉆孔前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定孔位并做出標(biāo)記。錨桿施工堅(jiān)持打一孔安裝一套錨桿，嚴(yán)禁打完孔后一次安裝錨桿。

（2）要求金屬網(wǎng)和W鋼帶鋪平拉直，網(wǎng)間搭接100mm，用聯(lián)網(wǎng)絲每隔200mm聯(lián)一道，雙絲聯(lián)牢。

（3）裝填錨固劑前先將孔壁沖洗干凈，快速攪拌時(shí)間不少于20s，預(yù)緊螺帽，錨桿外露長度10～100mm。

（4）噴射混凝土應(yīng)在噴射到巖層終凝2小時(shí)后，開始灑水養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)時(shí)問應(yīng)不少于14天，灑水次數(shù)，視以保持混凝土充分濕潤為度。

（5）對錨桿等所有支護(hù)材料要進(jìn)行抽檢，型號、規(guī)格、質(zhì)量及技術(shù)性能應(yīng)符合規(guī)程、規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

2.5 總結(jié)

本次巷道改造錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)工程是公司對新型支護(hù)技術(shù)的一種探索和應(yīng)用。工程完工支護(hù)后的巷道后期質(zhì)量檢查觀測中沒有出現(xiàn)變形、開裂現(xiàn)象，在沒有出現(xiàn)巷道冒頂、片幫事故，同時(shí)也極大改善了巷道外觀。這說明錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方案在方法上是可行的，技術(shù)上是合理的，表現(xiàn)出的支護(hù)效果好、安全性高、性價(jià)比高、施工速度快等特點(diǎn)，為今后優(yōu)化深部石膏礦巷道支護(hù)方式提供了依據(jù)。