軟破圍巖巷道支護(hù)新理論及關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

張為同，王相軍，王茂德

（山東黃金礦業(yè)沂南（有限）公司，山東 臨沂 276300）

沂南金礦金場(chǎng)礦區(qū)冶官墓101號(hào)礦體上下盤圍巖屬于疏松破碎蝕變斑巖，下盤為石膏灰?guī)r及黏土、松散狀矽卡巖，礦體內(nèi)斷層發(fā)育，掘進(jìn)巷道維護(hù)以致出現(xiàn)支了垮，垮了支，嚴(yán)重影響正常回采。成為制約生產(chǎn)的難題。

1 巷道圍巖級(jí)別的確定及支護(hù)依據(jù)

Barton Q分級(jí)方法。

Q分類法由挪威的Barton等人提出，該方法采用6個(gè)參數(shù)，主要考慮巖塊的尺度、摩擦強(qiáng)度和水及其應(yīng)力影響三部分因素，具體公式如下。

從鉆孔編錄情況看，礦體頂、底板巖石RQD大部分在28左右，線裂隙率一般為5條/m～8條/m，存在兩組節(jié)理并有隨機(jī)節(jié)理，巖石質(zhì)量為非常差至較差的，巖體不完整。因此可以確定巖體的RQD指標(biāo)為28，巖體節(jié)理組系數(shù)Jn為7。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合BartonQ分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)節(jié)理粗糙程度的劃分，節(jié)理特別發(fā)育粗糙、且不規(guī)則，可知沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段巖體的粗糙度系數(shù)Jr為2～3之間。

根據(jù)BartonQ分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)節(jié)理蝕變程度的劃分，裂隙中含有沙礫、松散粘土，中等固結(jié)、非軟化粘土礦物充填裂隙，厚度不大于5mm。沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段節(jié)理蝕變系數(shù)Ja=5～7，節(jié)理水折減系數(shù)，沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段大部分巖體表面潮濕有水珠存在，裂隙中流出中等水流，局部區(qū)域有淋水較大的情況，沖出充填物，因此認(rèn)為沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段巖體節(jié)理的水折減系數(shù)取0.66是合適的。

由于沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段處于距地表421m區(qū)域，巖石中有多個(gè)剪切帶，圍巖松動(dòng)，因此其應(yīng)力折減系數(shù)SRF=7。

按照Q系統(tǒng)分類方法，沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段巖體屬于V至IV類巖體，礦巖體完整性非常差，屬于軟破圍巖。見圖1。

圖1 軟破圍巖

2 極軟破圍巖巷道支護(hù)方式探索

金場(chǎng)分礦-265、-285、七中三個(gè)中段的巷道應(yīng)用的支護(hù)現(xiàn)狀鋼支護(hù)。巷道掘進(jìn)和維護(hù)困難。破碎松軟、自穩(wěn)性差、水理性強(qiáng)，散體地壓、變形地壓、膨脹地壓共生。見圖2。

支護(hù)與圍巖相互約束作用降低、改性效果、擠壓成拱、減跨作用喪失，故單獨(dú)采用主動(dòng)支護(hù)或被動(dòng)支護(hù)效果都難以起到加固支護(hù)效果。

所有巷道都是采用短掘短支形成，支護(hù)率100%。先后采用木支護(hù)、鋼支護(hù)和單噴、單錨和錨噴支護(hù)，返修率曾高達(dá)150%以上，安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。

圖2 巷道應(yīng)用的支護(hù)現(xiàn)狀鋼支護(hù)

圖3 鑿巖爆破

3 圍壓恢復(fù)支護(hù)加固新理論的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 圍繞支護(hù)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)

參觀魯中礦業(yè)有限公司張家洼鐵礦后，采用長(zhǎng)短結(jié)合的錨噴支護(hù)加以解決，即噴+錨（樹脂錨桿、錨網(wǎng)、穿帶）+噴。掘進(jìn)爆破施工后，出渣前先對(duì)頂板進(jìn)行噴漿；渣石出完后，對(duì)頂幫全斷面錨網(wǎng)+穿帶+樹脂錨桿支護(hù)，最后噴漿加固，再進(jìn)行下一輪作業(yè)。

3.2 支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

①分級(jí)支護(hù)及時(shí)支護(hù)強(qiáng)化支護(hù)；②超前、臨時(shí)、永久和補(bǔ)強(qiáng)一體化設(shè)計(jì)；③重視護(hù)表殼體建造；④恢復(fù)圍巖壓力提高自鎖功能。

3.3 噴錨噴施工工藝

①巷道掘進(jìn)爆破完成，進(jìn)行通風(fēng)排塵；②對(duì)巷道掘進(jìn)暴露面進(jìn)行速噴，噴漿厚度1cm～2cm；③進(jìn)行巷道掘進(jìn)爆破渣石排出；④進(jìn)行巷道掘進(jìn)暴露面錨桿及掛網(wǎng)作業(yè)；⑤最后進(jìn)行二次噴漿，噴漿厚度5cm～7cm。再進(jìn)入下一作業(yè)循環(huán)（鑿巖爆破）。見圖3。

4 鋼支架與噴錨噴支護(hù)技術(shù)對(duì)比

技術(shù)效果對(duì)比見圖4。

圖4 掘進(jìn)巷道對(duì)比

5 結(jié)論

軟巖巷道支護(hù)應(yīng)用證明，噴錨噴支護(hù)方案技術(shù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)合理，工期較短，服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)。

此類圍壓恢復(fù)支護(hù)加固理論用于極軟破礦巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，效果明顯，可避免軟破圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)的盲目性，有效提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用效果和巷道整體穩(wěn)定性。