不穩(wěn)固圍巖錨網支護探討

張 勇（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦,山東 萊州 261442）

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不穩(wěn)固圍巖錨網支護探討

張 勇
（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦,山東 萊州 261442）

摘 要：三山島新立礦區(qū)所處環(huán)境地質條件復雜，圍巖不穩(wěn)固，具有較大開采難度與風險，針對此種情況為提高開采效率，必須要結合其結構特點，對其進行相應的支護處理。三山島金礦井下開采經常會遇到不穩(wěn)固圍巖的情況，結構整體穩(wěn)定性較低，為降低開采風險，可以選擇用錨網進行支護，本文對此方面內容進行了簡要分析。

關鍵詞：井下開采；不穩(wěn)固圍巖；錨網支護

三山島金礦井下開采具有極大的經濟效益，但是對于很多采場和巷道來說，其處于特殊地質環(huán)境，如不穩(wěn)固圍巖，巖體會伴有節(jié)理裂隙發(fā)育情況，自身結構穩(wěn)定性差，并且具有較大的變形量，對支護處理有著嚴格的要求。如果選擇用錨網支護處理方式，應結合不穩(wěn)固圍巖特點，總結以往實踐經驗，基于開采實際情況，編制合理的支護方案。

1 不穩(wěn)固圍巖錨網支護分析

錨網支護技術目前已經得到了廣泛應用，如礦山、地下建筑、隧道等工程建設。對于三山島金礦來說，經常會遇到不穩(wěn)固圍巖情況，此類圍巖整體結構穩(wěn)定性差，一般會呈現(xiàn)松散狀態(tài)，從暴露到開始失穩(wěn)冒落所需時間短，并且存在較大變形，支護施工一直都是重點研究內容。一般情況下，不穩(wěn)固圍巖開采時，支護處理會選擇用單立柱、木垛、石垛等方式，但是在開采作業(yè)過程中，會存在較大安全風險。而進行錨網支護，主要就是在開采過程中，利用錨桿與金屬網，對采場頂板圍巖進行加固處理，改變采場應力狀態(tài)，提高頂板圍巖結構的穩(wěn)定性，為開采作業(yè)的進行提供一個良好的環(huán)境。

2 頂板圍巖錨桿支護設計

（1）錨桿有效措施。對于錨桿長度的設計，需要保證其有效長度大于松動區(qū)，并小于塑性區(qū)。尤其是對于采場頂板圍巖來說，其具有較大的變形可能性，為保證開采作業(yè)順利進行，設計方案應確保錨桿可以根據(jù)圍巖變形情況而相應的移動。這樣在圍巖變形過程中，錨桿支護會逐漸增加抗力，提高支護結構的柔韌性。

（2）錨桿支護抗力。對圍巖進行錨桿支護時，可以允許其具有一定強度的塑性變形，在塑性變形發(fā)展到采場頂板圍巖松動區(qū)時，錨桿需要具有一定的支護抗力，確保圍巖結構的整體穩(wěn)定性。支護抗力的大小，應確保能夠維持頂板圍巖極限平衡即可，同時還需要維持松動去內滑移體重力平衡。在R＜Rb’時，采場頂板圍巖松動去巖體強度已經降低，則可以確定維持頂板圍巖極限平衡所需最小自護抗力為：Pbmin=X(Rb’=ro)/2，當Rb’＜R＜Rb時，采場頂板圍巖位于塑性區(qū)，在塑性區(qū)剛出現(xiàn)時，R=Rb位置具有最大壓力，則維持頂板圍巖極限平衡所需最大支護力為：Pbmax=Po(1-sin＜)-C1cos＜，錨桿極限支護抗力為：Rbmin＜Rb＜Rmax[1]。其中，R表示塑性區(qū)半徑，單位m；Po表示頂板巖體初始應力，單位MPa；ro表示采場近似為原型硐室半徑，單位m；

（3）錨桿網度設計。錨桿加固處理理論依據(jù)為錨桿群組作用機理，即通過錨桿與圍巖擠壓組合作用，為圍巖提供支護抗力，對其結構應力狀態(tài)進行調整，最終形成整體柔韌支護結構。則網度為：

其中，K1表示錨桿錨固系數(shù)。

（4）鋼筋網設計。鋼筋網需要與所有錨桿相互連接在一起，形成一個大范圍的立體結構，對不穩(wěn)固圍巖進行支護，提高其結構穩(wěn)定性。鋼筋網的設計，可以提供支承點來進行支撐，同時也可以分散巖體地壓，促使圍巖能夠維持在應力平衡狀態(tài)，避免開采過程中出現(xiàn)圍巖松脫或者垮落等問題，提高開采作業(yè)安全性。

3 不穩(wěn)固巖錨網支護設計實例分析

（1）工程概述。以三山島金礦新立礦區(qū)開采為例，本礦井開采深度在480m以上，礦體為緩傾斜分支多層礦體，主要為進路分層充填法與普通分層采礦法。對礦區(qū)巖體結構特征進行分析，其蝕變程度增加，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，巷道兩幫收縮嚴重，并且存在較為嚴重的頂板塌陷情況，原有支護結構能夠起到的作用十分有限，開采作業(yè)實施時將要面對較大的安全風險。針對礦井巷道實際情況，結合圍巖結構特點，支護施工方法一般選擇用混凝土砌碹、漿砌石塊、工字鋼支架以及管縫錨桿配合金屬網等形式，但是就總體處理效果來看，并不能完全解決巷道變形與破壞問題。

（2）錨網支護設計。1）設計分析。結合本礦區(qū)圍巖結構特點，可以確定其主要受節(jié)理裂隙切割影響，結構整體性差，以頂板冒落與片幫形式為代表巖層低壓活動明顯。目前所存支護結構為，管縫錨桿、鋼支架等，并不能形成一個完整的支護體系，支護效果有限。針對此可以選擇用應用樹脂錨桿，其具有較錨固效果，并且錨固劑膠凝固化所需時間短，能夠在短時間內增加圍巖預緊力。可以快速阻止圍巖結構初始變形，同時還可以避免錨桿自身初始滑移而造成巷道早期裂縫的產生。最終確定，選擇應用高強預應力樹脂錨桿與錨網支護組合支護形式；2）設計方案。選擇應用樹脂錨桿，材質為左旋螺旋鋼，結合巷道實際情況，設計頂板錨桿長度為2.2m，直徑為20mm，而兩幫錨桿長度設計為1.9m，直徑為20mm。錨桿孔直徑設計為32mm，錨桿間距設計為1m[2]。為降低施工難度，錨桿眼設計應具有一定角度，兩幫眼不低于85°，頂眼應大于80°。每個錨桿孔所選用數(shù)值錨固劑為快速規(guī)則28mm×600mm，以及中速樹脂藥卷28mm×600mm。鋼筋網選擇用8#鋼絲編制，規(guī)格設計為1.3m×2.5m，網度為80mm×80mm，鋼筋梁設計為兩條平行8mm盤圓，其中間距控制在100mm，利用點焊方法制作。另外，對于采場頂板與兩幫應選擇菱形金屬網，并且相鄰兩網之間需要至少搭接100mm，為保證其施工質量，還應每隔200mm用10#鐵絲網進行綁扎處理，確保可以形成一個穩(wěn)定性高的整體鋼筋網，提高圍巖支護加固效果；3）施工要點。在進行錨網施工時，要注意做好光面爆破處理，提高爆破面的平整度。即在爆破后對圍巖進行撬毛處理，對于需要安裝錨網的巖石面要確保其不存在浮石。并且，打眼與安裝時應嚴格按照專業(yè)規(guī)范來進行，做好錨桿規(guī)格、孔徑、孔位以及孔深的檢查，保證每個細節(jié)均滿足施工要求。

4 結束語

為提高礦井開采綜合效率，降低工作面施工危險性，需要結合不穩(wěn)固圍巖結構特點，對原有支護加固技術進行優(yōu)化分析。錨網支護為一種有效的加固方式，需要從專業(yè)技術角度出發(fā)，做好每個環(huán)節(jié)的設計，控制好施工行為，爭取提高對圍巖的加固效果。

參考文獻：

[1]張洪波,萬記龍,武傳利.沂南金礦不穩(wěn)固圍巖錨網支護實踐[J].有色礦冶,2014(01):16-18+27.

[2]李鵬,合壽良,趙文海,范順剛.光面爆破、噴錨支護在云南鎮(zhèn)沅金礦井巷工程中的應用[J].云南冶金,2014(02):8-14.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.194