地质坑探巷道支护技术的运用与发展

（广东省有色地质勘查院 广东广州510080）

（广东省有色地质勘查院 广东广州510080）

对当前巷道支护方式进行了分析，考虑到锚杆支护为地质坑探巷道掘进的安全生产带来的巨大经济效益，对锚杆支护原理、支护技术进行了阐述，并结合我国锚杆支护技术的发展，对新型锚杆支护监测技术及设计方法进行介绍，籍此希望在提高坑探巷道掘进速度和降低能耗方面进行有益的探讨。

巷道锚杆支护技术

1 项目概况

本项目为广东省乐昌市庆云镇富云铅多金属矿详查地质坑探工程设计，矿区位于广东省乐昌市区北偏西25°，直距32km处，矿区隶属于乐昌市庆云镇管辖，矿区面积约16.01平方公里，地理坐标113°11′28″--113°14′58″，25°22′00″--25°25′00″，省道248横穿矿区，经22公里可到达乐昌市坪石镇，与国道107相通，交通十分便利（见图1）。

矿区地处中低山区，海拔标高一般在268m～1105m.总体地形西北低，东部、东南部高，最低在下坦溪一带，海拔268m，最高为东南部白家山，海拔1105m，相对高差837m。矿区内地质构造简单，未见规模较大的断裂。构成矿石的岩石，主要是石英脉、黑云母花岗岩、砂岩。矿体顶底板围岩为黑云母花岗岩、砂岩，风化带深度1.8～3.5m。新鲜岩石致密坚硬，岩芯多为完整的长柱状，岩石力学强度较大。工程地质条件较好。岩石中的节理裂隙局部有石英脉充填，岩石较完整，其物理力学性质较好。根据项目岩体总体稳固的特性，需要对项目巷道进行锚杆支护。

2 地质坑探巷道主要的支护方式

图1 交通位置图

支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度，以维护安全的工作空间。新奥法强调围岩是承受地压的主要结构，设置人工支护只是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体，又是承载结构体，围岩承载圈和支护体是组成巷道的统一体，是一个力学体系，是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒，坑探巷道的开掘与支护都是为保持与改善围岩的自持能力服务。巷道支护根据使用的支护材料来分，有金属、木棚支架、或料石砌碹、混凝土锚喷等方式。用木材支护是巷道采矿工业中采用最早，应用广泛的一种支护方式。但是因为其强度低、易腐朽、易燃等缺点，所以被其他支护方式逐渐的取代。目前，在矿井中使用的是金属支架、装配式钢筋混凝土支架、锚喷支护及锚杆支护。这些支护方式当中，以锚杆支护最为有效、便捷和经济，支护后顶板的稳固性效果明显，适合于围岩稳固或较稳固，节理裂隙较发育但不破碎的巷道中，这对于坑探巷道断面较小，勘查工程投入较大急需有效降低投入成本的巷道掘进工程来说，尤为适合。锚杆支护已经取代其他支护方式成为矿井巷道的主要支护方式。广东省乐昌市庆云镇富云铅多金属矿详查地质坑探工程布置于稳固花岗岩中，深部新鲜岩石致密坚硬，岩石较完整，其物理力学性质较好，节理裂隙一般发育，巷道掘进支护特别适合采用锚杆方式支护。

3 锚杆支护原理

为使巷道稳定，避免巷道的围岩产生变形或塌垮，一般在巷道掘进后需采用支护措施。锚杆支护在煤矿巷道一定范围内得到了应用，原理是锚杆作用于围岩并产生支护作用，分为挤压加固拱和组合梁两种支护作用。巷道中锚杆的支护多采用树脂端头的锚杆，用树脂进行粘结，在加速、固化的双重作用下将巷道岩石与锚杆端头粘合，等到粘合基本成型时，在另一端拧紧螺帽，在拧螺帽的时厚要加垫板，锚杆这种方式作用于围岩，产生压应力进而提高了围岩受力程度使其稳固且不易发生移动。

4 锚杆支护技术

坑探工程在进行坑道掘进设计时，必须要有支护设计内容，对锚杆等间排距、支护形式、锚杆锚索的规格，安装的角度、有效的支护长度、混泥土的标号、锚固力、喷体的厚度、予紧力、锚杆的锚固材料、联合支护的其它材料等都须在设计中进行明确的规定。锚杆支护设计要按照地质部门所提供的可靠的地质资料，按照顶板岩石周围的岩层状况与地质构造，并参考矿压所观察到的数据去确定各项支护参数。在进行新巷道施工当中，地质部门要及时的搜集相关地质资料，当发现有重大的变化时，及时的给设计部门提供资料。锚杆的杆体应选择高强度的螺纹钢，巷道掘进工作面靠工作面一侧也可以用高强度的塑钢杆体。锚杆的杆体需要根据巷道围岩稳定性及支护设计的要求来选定。在坚硬的岩层和矿体中用树脂锚固剂作为端锚时，锚固长度要求不小于杆体的1/3长度。在松软的岩层与矿体中使用锚杆支护时，须用全长来进行锚固。永久的硐室、主巷需采用锚喷与锚网来联合进行支护。其它的巷道可采用锚网加钢带联合支护。顶板为矿层、岩层、层节理及其发育的岩巷、矿巷，要用锚杆锚索来进行联合支护，锚索要锚固在坚硬的顶板岩层之中。锚杆的承载力要不小于100KN，初锚力要求不小于70KN。锚索承载力要不小于250KN，张拉预紧力不小于100KN，托梁、托板的强度要与锚索、锚杆的承载力相适应。

4.1 锚杆施工管理

打锚杆眼前和安装锚杆前必须坚持首先敲帮问顶，检验锚杆然后作业。锚杆、锚索原则上和岩面垂直，托板、托梁必须紧贴岩面。凡锚杆初锚力、预紧力达不到设计要求，托板、托梁经采取措施仍无法紧贴岩面时，必须在附近打锚杆。打锚杆眼和安装锚杆时必须在有可靠的临时支护下进行。锚杆间排距、锚杆（索）的有效支护长度、锚固长度、锚杆（索）距工作面距离必须按作业规程规定作业。

5 我国锚杆支护技术发展

5.1 进一步完善锚杆支护理论和技术

有诸多锚杆支护理论，但这些理论与实际应用技术的发展适应性不好。所以有必要进一步深入的研究巷道围岩矿压规律的基础上，深入探索锚杆支护理论。完善巷道锚杆的支护理论，提高选择巷道锚杆形式和参数的科学性、实用性是促进巷道锚杆技术发展的一个重要因素。所以，我们要借鉴先进国家锚杆支护的工程监控设计方法，吸收国外先进的锚杆支护理论与设计，并结合我国工程实际情况，建立起适合我国的设计方法，从而提高锚杆支护设计方法的实用性、科学性。

5.2 发展掘锚新机具

就目前巷道掘进的施工工艺来说，对快速掘进产生影响的主要因素有两方面:一是掘进凿岩机凿岩速度；二是围岩稳固程度及支护单进速度的必要手段。它将会成为我国矿巷快速掘进的又一新的发展方向。

5.3 锚杆支护监测技术及设计方法的研究

锚杆支护实施于井下之后，要进行综合的监测，以验证初始设计的可靠性和合理性，并为修正初始设计提供依据。目前，锚杆支护的综合监测内容有：采用十字布点法监测表面位移、锚杆测力计测量锚杆(索)锚固端部全长的工作阻力和采用顶板离层指示仪测试顶板岩层锚固范围内外位移值。日常监测的内容有：顶板离层、锚杆锚固力抽检、锚杆预紧力矩检测。

6 结论

总之，用锚杆支架代替棚式支架为地质坑探巷道掘进生产带来很大的经济效益。按掘进巷道的生产费用评价使用锚杆支架的技术优越性：它比棚式支架花钱少，重量轻75%~89%，由于支护的工作量和材料运输劳动量的减少，提高了巷道掘进速度，降低了单位电耗和折旧率，为地质坑探巷道掘进带来可观的经济效益。因此说运用先进的掘进和支护以及巷道维护技术，对于地质坑探找矿事业的发展有着重要的现实意义。

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地质坑探巷道支护技术的运用与发展

■陈琪彬

P621[文献码]B

1000-405X（2016）-10-429-2