喷锚网支护在金川二矿区的应用.pdf

高充填体强度，凡口铅锌矿结论输送浓度 由6 5 ％提高到 7 5 ％强度强可提高 1 ． 5 --2 ． o 倍不等。 安庆铜矿设计输送浓度为6 5 ％-7 0 ％ ， 因此在可能情况下，应尽量提高输送浓度使 之达到 7 5 ％左右 。 3 加快充填体脱水 尾砂胶结体能否及时脱水关系到后期充 填体稳定性，因而陈提高充填体渗透系数外 应多设置渗水通道，如安设波纹管和打专用 渗水通道等 。 4 降低爆破对充填体影响 I号矿柱回采采用倜向爆破相对于 F 向 爆破对充填体破坏要小，为了充分降低爆破 对充填体影响关键在于控制炮孔偏斜率 、 炮 孔装药结构，根据凡口铅锌矿现场测试，爆 破产生的冲击渡可能引起距炮孔 2 ． 5 7 m以内 的充填体遭到破坏，如果使充填体不遭到破 坏，那么边排孔距充填体的距离以2 ． 5 m为 宜。而安庆铜矿设计距离为 1 ． 5 m，为了减 少爆破对充填体影响．边排孔最好采用控制 f 上接第 2 l 页 为支护体而起～些辅助作用，主要是支护表 层破碎岩石，联合支护可有效维护岩体的完 整性。锚杆垫板是将锚杆头部荷载均匀分配 给围岩，压紧金属网；金属网则提高喷射混 凝土的整体性，防止收缩，使应力均匀分布． 并提供一定抗剪强度；混凝土能及时封闭围 岩，防止围岩裂隙膨胀 产生流变等。将垫 板 、 金属网与锚杆连接起来，防止应力集中， 是表面支护共同发挥作用的重要组成部分。 总之喷锚网是一种适合金N--矿区围岩 特点的地下工程有效支护型式，支护成本低， 工艺成熟，应用前景广阔；可广泛应用于金 爆破，装药结构采用柱状药包。 5 加强原岩应力测试 安庆铜矿在生产过程中应加强原岩应力 和充填体应力测试，由于每个矿房所处位置 不同， 所受原岩应力也不一样，应根据测试 结果来调整不同的灰砂比和充填体的宽厚比。 6 发展碎石充填技术 若二步回收矿柱，嗣后充填矿房的充填 料，要考虑是提高充填料的粘结强度，使充 填体的竖立暴露高度达 l O 0 m或更大。据加 拿大矿山经验，水泥与尾砂之比为 l 1 5 的 尾砂胶结充填料即可达到此目的。 为了节省水泥消耗． 7 0 年代后期发展起 来碎石充填新技术，这种充填方法是将小于 1 5 0 m ill 全粒级碎石加入5 ％水泥和适当的水 后，经机械或自溜搅拌充八采空区，形成稳 定的人工矿柱，充填体的强度约 2 ～7 M P a ． 充填体 自 立高度达 1 0 0 m。安庆铜矿现设有 碎石破碎系统，若尾砂胶结体充填能力不能 满足生产需要，应考虑采用该技术作为补充。 J I I 二矿区各类工程开挖中的一次支护 、 不良 岩层散体结构岩石开挖中的临时支护及各种 不良岩层和特殊工程的技术加固措施。喷锚 刚支护也作为工程地质条件一般或较好部位 的永久支护及采准。切割工程等各种受采动 影响较大、使用年限短工程的永久支护。 但 使用范围受施工条件 、 作用条件 、 配套机具 等制约。如无轨运输锚杆封底中，由于混 凝土开裂锚杆头外露，易刺穿无轨设备轮胎。 喷锚刚支护水泥卷装注工艺 、 喷锚网各工序 质量检查手段等，还需要进一步完善和不断 改进。喷锚网支护将在金川二矿区生产建设 中发挥更大作用。 安庆铜矿高阶段矿房充填体稳定性的探讨薛奕忠 邮编 2 4 4 0 0 维普资讯 ／ 锚网 支护在 金J lI 二矿区的 应用 ． 』 ， 金川有色金属公司 辛西宁 【 摘要 】简 要介绍了喷 锚阿支护在 金川二矿区 破碎矿岩． 高 应力 深矿井条件下 使用的 原因 和应用现 状．阐述了喷锚罔施工的体会和认识 。 ， ， ， 关 应 用体 会 迢炙 ． ／ A肌I CA TK N oF RoCK B[ L T G AND S HoTCRFnNG S U T Ⅱ l 玎 UA N 。 N 2 M I E J i n c h u a n N o n f e r r o u s Me t a l s c o mP a 丌 y x I n X l n i n g 【 A ] B 6 T P ．AC r】 T h e p a p e r i n U d u c e d t h e p a r t a n d t h e p r e s e n t a p p l i c a t i o n s i t u a 曲n u s i n g r o c k b o l d n g a n d s h o t c t e t i n g s u p p o r t t o J i n c h ,．J a n 2 Mi n e u n d e r c ms h i n r o c k ， h i g h s n ％a n d de e p o r e b o dy c o n di f o n ． e x p o un d e d t h e un d e r s t a n di n g a n d kn owl e dg e f r o m p r a c t i c e ． KEY W O R D ． m c h u a n J 2 Mi n e R o c k b o l t i n g a n d s h o t c t g s u p p o r t A p p l k a fi o n Un d e r s tan di n g 1 概 述 金川是我国最大的镍基地 ，二矿区为金 J II 公司的主要矿山，其镍金属储量占金川矿 区的 7 o 是迄今为止我国探明的最大的硫 化铜镍矿床，也是举世闻名的大型多金属共 生矿床之一。近年来，二矿区从瑞典， 德国， 美国、澳大利亚等国引进了大量先进无轨凿 岩， 运输、提升设备，采用机械化下向水平 胶结充填采矿法，实现了无轨机械化开采． 成为我国最大的坑内矿山之一。 金j q -矿区历经了多次较大的地壳运动， 使得矿区岩体多次受力，挤压变形。一方面 形成以构造应力为主的地应力特点．另一方 面也留下了以断裂为主的构造形迹 。矿体及 围岩的力学及变形主要特征是 I 1 岩石抗压强度较低， 一般2 0 6 0 M P a 。 节理裂隙非常发育、结构面粘结强度低，开 挖后易分离。岩体整体稳定性差。 一 l 8 一 2 矿区地应力大，以水平应力为主 。 垂深 5 0 0 m以上的最大水 平 应 力达 3 0 -- 5 0 MP a， 并随 深度 增 加i iji 增加 ， 增 长率 为 4 ， 6 M P a d 1 0 0 m；水平主应力与垂直主应力之 比 1 ． 5 ～2 。 { 3 巷道开挖后，围岩初始变形速率快， 位移量大．持续时间长，个别地段支护后巷 道单侧断面收剑速率达 2 0 0 4 0 0 m m ／ 3 0 d ．当 支护不及时或支护强度不够时，极易转变为 松散体，进而产生坍塌。 金川镍矿多年来把工程稳定性很差的岩 层称为不良岩层， 主要是混合岩带、片岩 ， 片麻岩带，散体结构的 F _ 断 层 压 碎岩组、 F 1 6 断层带破碎岩层以及层状结构和层状碎 裂结构的受多种岩浆岩频繁穿插的中薄层大 理岩组。 还有岩层之间的接触带． 矿体与围 接触带以及部分贫矿等。 在这些岩层中施1 极易发生片帮冒顶。据统计在不良岩层中 的开拓工程占 2 0 ％一5 0 ％． 采准工程占 5 0 ％。 有色矿山l I Iu 托 维普资讯 6 0 年代开始的金川二矿区一期工程，巷 道支护形式主要为术支护 、 预制混凝土块支 护、少量现浇混凝土支护。 经历了约2 0 余年 的建设，年产量才达到百万吨生产能力 。 主 要原因是地 下工程施工速度慢 、工程片冒不 断，返修率高，矿山不能正常生产。8 0 年代 中期开始的二期工程主要支护形式为预制混 凝土块支护、 U型钢支架支护、喷锚网支护、 网构钢架支护、现浇抿凝土支护等，不到 J 0 年的时问，二矿区形成了设计年采 2 6 4 万 t 矿石的生产能力 。 木支护 、预制块支护 、 金属支架支护、 现饶混凝土支护等因不能承受较大地压和动 载荷作用，均容易压坏 。 木支护由于服务年 限短、棚腿受侧压易折断；预制块支护是二 矿区采用较多的支护型式，由于施工劳动强 度大 、 效率低，加之壁后充填困难，一旦受 压 ，两帮鼓裂，顶部预制块被挤碎而破坏 ； 金属架支护由于巷道收敛而使支架发生扭歪， 失去稳定 ，加之壁后需大量采用木材 ，造成 围岩长期风化不稳定；现浇混凝土支护由于 初期强度低，壁后不易充填密度，拱顶振捣 困难等， 一 般在混凝土强度增长期即被来压 破坏拱部 。J 述支护均是岩体外部的独立支 撑结构，不能及时封闭围岩，发挥围岩自身 支承能力．是一种被动的支护型式，不适应 金i ll 2矿区围岩特点。 从二矿区3 0 余年的一、 二期生产建设过程，工程支护一直是困绕矿 山生产建设、影响矿山掘进速度展重要的脲 因 。 金i l l 2矿区工程支护也是随着我国地下 工程支护技术的发展而不断发展。二期建设 巾， 开展了掘进支护的科技联合攻关． 并取得 先让后抗、二次支护、喷锚网联台支护等 国内先进水平的科技成果、初步解决了二矿 在开发建设中所面I 的技术碓题． 促进了二 J U I _ l_ 程建设 。 二期建设后I 9 j 。通过不断的比 较， 逐步的认识了喷锚网支护，开始大量的应 用喷锚刚支护施工地下 【 程，喷钳网支护 r 在金川二区施工中成为一种主要的支护形式 。 2 喷锚网支护在金』 二矿区应用 喷锚网支护是一种新型支护形式，它能 及时封闭围岩 ，对围岩进行加固，充分发挥 围岩 自身承载作用，又允许围岩少量变形放 压，待应力稳定后进行二次永久支护， 满足 工程使用要求。在二矿区二期建设初期，喷 锚网支护只是其它支护形式的补充， 1 9 8 8 年 井巷公司在 1 1 5 0 m中段底盘无轨运输道不良 岩层段 1 9--2 0 点之问组织支护试验组．试 验推广喷锚网支护 。 试验对比了5 rl i 理浇混 凝土支护 、J 2 m U钢支架支护 、2 0 n ri 喷锚网 支护。现浇混凝土支护 I 5 天后开裂，裂缝发 展较快； U钢支架支护 l 5 天后架腿开始扭 曲，个别扭 曲达 1 5 0 mn r i ，随后个别腿拧成麻 花状，U钢拱部U型结构压平；喷锚咧支护 J 5 天后出现喷层开裂 ．3 个月后巷道右拱 角支护层张口向外掉毛石。通过对比试验． 初步认识了喷锚网支护优于其它支护。J 9 8 ．9 年金川公司组织了 1 条不良岩层恍速掘进生 产线，均采用喷锚网支护为主。达到了预期 的快速施工目标．进一步的在各个工程,l q f I 广和实践了喷锚网支护施工 。 I 9 9 3 年井巷公司施工的二矿区 l O 0 0 m l I] 段主运输中段、 分斜坡道、1 2 1 8 m西部分段 工程共 2 6 0 0 m．一次支护均是喷锚刚支护， 施工中没发生一起冒顶，保证了安全和有 汁 划的生产组织．加 l怏了井巷施工速度。 上述 工程，经8 个月以上的使用， l O 0 0 r n 中段小 循环单位工程．共施工巷道 9 0 0 m没有大帕 变形．只有约8 0 11 1 工程td t P； 产生较小的变化 开裂 ， I 2 1 8 m分段西部不 如岩层约 1 0 8 0 m J 程交工后，只有约 1 O O m工程外皮_J j 裂。 I O 0 0 m中段小循环工程是金J l l 二矿 区建设质 量埽好的工程，比 I I 5 0 m中段要好{ 多、取 得了满意的效果 。r - i 前 ，在金川 一 矿区．喷 唢铺吼主护在金J r l ． 矿区『 ic J 血用 辛西 ’c 编 7 7 『 0 2 维普资讯 锚网支护已成为工程支护首选形式．至少在 一 次支护 临时支护中已广泛采用，是工 程一次支护的基本形式 。 喷锚网施工的具体步骤是根据中心腰线 画掘进面开挖轮廓，用 Y T 2 8凿岩机按光面 爆破要求凿岩，周边采用中2 2 低威力炸药， 毫秒导爆管一次全断面起爆，形成开挖轮廓 规整的光面，然后施工喷锚网。 如图 1 、图2 所示，先拱后墙， 最后封底，临时支护 又 称一次支护的巷道开挖完毕 。 1 一 一次喷射混疆土；2 钻孔 8 ～4 2 ra m i 快硬水 泥卷 妒2 m m 4 6 l 8 锚杆1 5 舾 金属嘲；6 一碟形垫 板；7 螺母 ；B 一二扶喷射撼凝土 图 2 喷锚网施工安装图 l o 0 0 m主运输中段有岔口3 6 4 o 个， 平 均每个长 1 5 m ， 宽 6 ～l S m局部开挖面积达 1 0 0 m2 。由于岩石条件差，距地表 7 5 0 m , 故 喷锚网施工一般分步进行，如图3。 金N--矿区二期工程施工都是围绕着 l 矿体进行，由于工程布置密集，特别是各分 段工程及分段与主 、 辅运输中段 、 斜坡遭之 间工程，虽然设计中已傲了充分考虑， 仍不 可避免地出现多个立体叉点 。 在交叉点施工 中， 首先是尽可能不影响已有工程正常使用。 一 般先按光爆要求开挖 ，控制超挖，一次支 护采用喷锚网通过，然后进行必要的加固， 防止喷锚网产生较大的收敛变形发生片冒。 常用现浇混凝土、 U型钢支架加现浇混凝土 等二次支护加固成巷 。 如遇不良岩层、立交 距离较近，则开挖必须谨慎，放小炮或用风 镐先拱后墙施工，必要时也可打一些超前锚 杆 ，采取预防超挖措施。 图 3 运输中段岔口施工顺序图 喷锚网支护在不同条件下采取不同的方 法， 如 1 0 0 0 m中段大断面拱部有较大楔形 体 ， 施工时一般短段掘支， 先拱后墙， 先支护正 常设计方向锚杆， 再沿楔形体弱面 7 0 ～1 2 0 。 范围内打4 ～6 根加固锚杆，防止楔形体滑移。 如果楔形体沿巷道走向长度大于 6 m ， 喷锚网 施工过后，一个月之内应再及时进行二次永 久支护。以防向前施工放炮，后边楔形体滑 动产生事傲。 在岩体接触带 、 矿岩接触带、断层破碎 带岩体非常破碎，开挖中容易冒落 。喷锚网 2 0 有色矿山1 9 9 8 ． 维普资讯 只作临时支护，作为开挖向前的辅助手段 。 采用短段无爆破开挖 ，先拱后墙施工。喷锚 网加固了开挖轮廓表层，随着向前推进通过 破碎带段，开始进入正常放炮掘进时，极易 将破碎带段喷锚网支护所维持的暂时稳定破 坏，所以应及时紧跟二次支护．防止一次支 护受到破坏 。 3 喷锚网施工体会和认识 1 光面爆破是喷锚网的前道工序． 是 充分发挥喷锚网支护作用的前提条件。 光面 爆破效果好．巷道成型轮廓规整，对围岩破 坏扰动小，喷锚网联合支护才能充分发挥围 岩既是载荷体，更是支承体的作用。后序施 工才能省工 、 省力。金川不良岩层既是施工 的难点，更是开挖的难点 。 只有进行光面爆 破，才能顺利施工。只要严格按光面爆破工 艺施工，不良岩层光坷爆破效果是完全能够 达到的。对特别松散的不良岩层开挖建议 ①无爆破开挖；②局部放小炮，周边一圈用 无爆破法找规格； ③周边或局部打加密切割 眼，少装或不装药，内圈正常装药开挖。 2 金川二矿区因其特定的工程地质条 件，围岩节理裂隙多，地应力大，当地应力 释放时，地压显现时问很长。临喷是金川不 良岩层喷锚网支护必不可少的工序，据观察， 一 般放炮后，2 ～3 小时内， 应力还未来得及 调整，应及时临喷封闭围岩，及时支护。临 喷在不良岩层喷锚网支护主要作用有封闭 围岩，防止片冒；为下一步工序打锚杆 、 挂 网提供一个安全作业空问；对爆破开挖后的 轮廓面填平朴齐，消除应力集中，为金属网 施工提供一个基面．保证金属网紧贴轮廓面， 确保喷锚网联台支护的整体质量。 可以认为， 在不良岩层中能否及时临喷是体现喷锚网主 动支护与否的一个重要方面 。 3 质量是喷锚网联合支护能否顺利施 工的重要保证，是工程的生命。喷锚网支护 是一种联合支护．是各部件的组台，分工不 同，作用不同，必须按工艺要求确保各施工 环节的质量。比如临喷是否及时完成，锚 杆孔内水泥砂浆注满没有，锚杆长度 、角度 是否符合要求，金属网搭接没有 ．喷射混凝 土厚度等。只有达到要求，喷锚网支护才能 起到联台支护作用。否则，不是整体垮落 ， 就是大片开裂破坏。如果一个环节不能保证． 就是没有对围岩加固或者加固未形成整体的 承载拱，而是有缺损的承载拱，就是外表面 支护有薄弱点 、 薄弱线或薄弱面，来压后形 成开裂，结果就使整体支护失败。 4 喷锚网临时支护或称一次支护后， 一 般情况下还要进行永久支护， 即二次支护。 二次支护是金川二期工程支护的基本方法， 附 合金川工程 “ 先柔后剐、 先让后抗 ” 支护经验。 永久支护施工的时机与采用的支护形式 对工程非常重要。支护时机是金川不良岩层 二次支护的一个重点，二次支护形式关系工 程成本和使用，应主要根据支护稳定所需要 的支护抗力大小灵活掌握．其直接的表现形 式为工程收敛变形情况。支护时机不宜只强 调放压时间，支护类型不宜预先设定。否则 可能造成因收敛变形过大，支护层大面积撕 裂，围岩形成散体．二次永久支护不能与一 次支护共同发挥作用给围岩以足够抗力。或 者因二次支护过度则造成投资浪费，过弱则 工程不稳定。我们的经验是对喷锚网单侧 收敛变形速率大于 l O m m ／ d ， 或一个月变形迭 3 0 0 m m ， 该段工程一个月之后应加强支护， 再加一层喷锚网．锚杆可适当加长加密。必 要时对底板应打仰拱 ．形成全封闭体。对单 侧收敛变形速率小于 l O m m ／ d．三个月收敛 变形小于 l O O m m ， 永久支护采用二次喷锚网； 三个月收敛变形 1 5 0 3 0 0 m m采用现浇混凝 土或单筋混凝士永久支护。 5 喷锚网联合支护核心是让锚杆发挥 最大作用，锚固围岩。金属网 、 垫板、 喷射 混凝士等是围绕让锚杆加固围岩、 让围岩变 下转第 l 7 页 喷锚网支护在金川二矿区的应用辛西宁 邮编 7 3 7 ] 0 2 维普资讯