金屬礦山傾斜巖巷錨網噴聯合支護應用

姚 露，李松濤，溫連兵

（涼山彝族自治州甘洛縣爾呷地吉鉛鋅礦業有限公司，四川 甘洛 616850）

近年來，社會經濟建設發展很快，促進能源需求不斷加大，特別是金屬礦產資源，其在經濟社會建設中占據非常重要的地位，是推動我國工業化進程的前提和基礎。金屬礦山工程的建設與發展，使得井巷建設工程也不斷增多，而且井巷建設工程需要科學有效的支護技術作為支撐。我國的礦井井巷支護技術自上世紀60 年代發展以來，現已在設計、施工以及監管方面積累了豐富的經驗，相關的技術水平也不斷提升[1]。時至今日，人們不僅成功地在穩定和中等穩定以上的巖巷中使用錨桿，而且在軟巖巷道、以及受采動影響的巷道中也成功地使用了錨桿支護技術[2]。這些都極大地促進了以錨桿為主要支護材料的聯合支護技術在金屬礦山井巷建設中的應用。

1 工程背景

涼山州甘洛縣爾呷地吉鉛鋅礦區位于甘洛縣城北20km，四川盆地西緣與青藏高原過渡地帶，屬強烈-中等切割區，山脈受地質構造影響呈近南北向展布，區內山巒起伏，溝壑縱橫，嶺高谷深，地形切割強烈，地勢東西南部高，北部和中部較低。礦區屬亞熱帶季風型氣候，其特點是雨熱同季，干濕季節分明，每年5 月上旬～10 月中旬溫暖多雨，降水量占全年86%，最大降雨季節為5 月～9 月。

爾呷地吉礦區在歷經十余年的開采后上部資源逐步衰減，于2018 年開始對五中段以下深部區域進行規劃布局，經技術部門研究論證后，決定從工業廣場中部標高2095m 處三中段布置4#斜井卷揚機硐室并向下進行開拓延伸，設計斜井提升井筒規格凈寬2.9m，凈高2.7m，坡度-25°，一階段施工至標高1928.5m暫停，長度478m。4#斜井掘進施工至標高2010m 處五中段時出現頂板失穩并伴有局部滲水情況。結合礦區井上下對照圖（見圖1）分析，此區域正位于地表溝底以下，地表上部匯水經溝底滲入井下，同時斜井井筒在燈影組白云巖地層內不斷穿越并靠近寒武系筇竹寺組底部隔水泥頁巖層，從而導致上述情況出現。為應對地質條件變化，技術部門決定在斜井五中段向下施工中采取架設金屬支架為主、局部打入管縫式錨桿為輔的支護方式通過，但實施后顯露出較多問題，效果不夠理想。采用上述支護工藝掘進至標高1960m 處六中段后，隨地層深部圍巖應力增加，同時出現泥頁巖與砂質薄層韻律發育，單層厚度薄、夾層數量多、累計厚度大，施工中表現為頂板泥質膠結，遇水膨脹變軟，巖層層理較發育，易離層脫落，亟需改變支護工藝。

圖1 4#斜井區域井上下對照圖（局部）

2 斜井支護方案調整對比

前期4#斜井主要采用分段架設金屬支架支護形式，支架在未采取臨時支護措施情況下掘進步距達到10m 后架設，該方案存在頂板圍巖易失穩垮落，支護接頂工作量大，材料成本高，井筒凈斷面受限，滲水未有效控制，支護質量難以保證等諸多問題。針對上述方案缺陷及六中段以下更加復雜的地質條件，礦區及時進行支護工藝調整，利用10 月份雨季結束有利條件，采取錨網噴支護技術，及時加固封閉圍巖，有效保證了開拓延伸工程的順利進行。具體措施如下。

（1）掘進工藝選擇：采用短掘短支，一次成巷作業方式。嚴格按照設計施工，抓好爆破、支護兩大重點施工環節的工序組織與管控。調整爆破參數，縮小周邊眼眼距并減少單孔裝藥量，每循環爆破進度由2m 縮短為1m[3]，減少爆破對圍巖擾動，控制圍巖松動圈范圍，保證巷道成型及錨網噴支護工藝質量。

圖2 支護工藝調整前后對比圖

（2）支護工藝變化：斜井采用較為先進的螺紋鋼錨桿+金屬網+噴漿聯合支護代替鋼架焊接更加安全經濟。根據巷道頂板易脫層垮落的具體情況對巷道拱部采用錨網噴工藝[4-6]，對于穩定性較好的巷幫則采取單一噴漿支護方式，綜合平衡工程成本、質量與進度三者之間關系。

（3）材料機具改變：針對斜井前期局部支護采用φ40×1800mm管縫式錨桿后出現錨桿腐蝕松動、導水、拉拔力降低問題，六中段以下改用φ28mm雙翼鉆頭配合φ23mm規格的樹脂錨固劑打注φ20-M22-2000mm高強度螺紋鋼錨桿，做到鉆孔直徑、錨桿直徑、錨固劑直徑“三徑”匹配[7]。錨桿眼孔直徑的縮小有助于加快鉆孔速度、減少鉆眼過程中對巷道圍巖的整體性破壞，同時在支護中充分利用此種錨桿黏結封閉性強、錨固力大、防震性能好、防腐防銹[4]的優點。

3 具體施工各環節管控

3.1 斜井布置及技術特征

斜井施工為三心拱形斷面：凈寬2.9m，凈高2.7m，墻高1.733m，拱高0.967m，凈斷面面積7.24m2。采用錨網噴聯合支護，錨桿選用φ20-M22-2000mm 高強度螺紋鋼錨桿，錨固方式為樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規格為K2335，另一支規格為Z2360。錨桿錨固力不小于100kN。托盤采用配套的拱形托盤，長×寬×厚＝120mm×120mm×6mm。錨桿間距800mm、排距1000mm。金屬網采用10#鉛絲編織而成的經緯網，規格為長×寬=2m×1.1m，網孔規格50mm×50mm。金屬網由上而下沿拱部中心向拱腳鋪設，網間采用對接形式，并用雙股16#聯網絲每隔200mm 一道聯緊，扭結圈數不少于3 圈。掛網時，網必須掛在已緊固托盤的外露錨桿上，再上第二個托盤、螺母固定，網掛完后再分次噴射混凝土。

3.2 施工方法

掘進方法采用鉆爆法，即采用YT-28 型氣腿式風鉆打眼，LS1-8 型秒延期導爆管雷管引爆，2 號巖石硝銨炸藥爆破。施工組織采用“四·六”制作業，每天四班生產，班內檢修。掘進班掘進，打注錨桿、出矸。噴混凝土班補打注錨桿，掛聯網，噴射混凝土支護。每班一個循環，循環進度1m，日進度3m。

3.3 支護工序施工作業

（1）超前臨時支護形式：每循環爆破后待炮煙吹散，安全檢查并確認安全后進行出矸作業，出矸結束支設超前臨時支護，超前臨時支護采用金屬螺旋支柱形式，支柱間距1.2m。

（2）臨時支護形式：每循環在超前臨時支護下依次從巷道頂部中心向兩側拱腳打注錨桿，拱部每排布置5 根錨桿，要求打一根，注一根，上緊托盤、螺母。臨時支護距離不得超過三個循環，嚴禁在空頂下作業。

（3）永久支護形式：臨時支護步距每達三個循環即進行錨桿上掛網，然后噴射混凝土。噴混凝土時分區段進行，先外后里，初次頂幫噴厚不超過50mm；復噴距工作面不大于30m，噴后要求巷道噴體總厚度達100mm。

4 結語

爾呷地吉礦區4#斜井六中段以下深部開拓工程中采用錨網噴聯合支護技術，將錨桿、金屬網、噴射混凝土進行組合，使噴層與圍巖緊密結合，形成支護-圍巖承載體系，最大限度地利用圍巖本身的承載能力。同時因地制宜的采用全斷面一次開挖及頂幫差異化支護方式，在最短時間內控制了斜井斷面不穩定部位圍巖的早期變形，這能使圍巖的擾動影響控制在最小范圍內，有力保證開拓延伸工程的進度與質量。

通過金屬礦山傾斜巖巷特殊地層錨網噴支護工藝的實踐應用，能夠在保證安全的前提下，快速有序完成掘進任務，有效緩解礦井資源銜接緊張的局面，也為今后遇到類似施工條件時提供更多可靠、操作性強的支護方案作為借鑒。在實際施工中，技術部門應當充分考慮區內地質情況，與井巷工程現場條件結合，分析圍巖特征，選擇科學的支護技術，引導工程施工人員依照相關要求進行規范化操作，按部就班的進行科學施工，促進金屬礦山安全高效生產。