不稳固围岩锚网支护探讨

张 勇（山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿,山东 莱州 261442）



不稳固围岩锚网支护探讨

张 勇
（山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿,山东 莱州 261442）

摘 要：三山岛新立矿区所处环境地质条件复杂，围岩不稳固，具有较大开采难度与风险，针对此种情况为提高开采效率，必须要结合其结构特点，对其进行相应的支护处理。三山岛金矿井下开采经常会遇到不稳固围岩的情况，结构整体稳定性较低，为降低开采风险，可以选择用锚网进行支护，本文对此方面内容进行了简要分析。

关键词：井下开采；不稳固围岩；锚网支护

三山岛金矿井下开采具有极大的经济效益，但是对于很多采场和巷道来说，其处于特殊地质环境，如不稳固围岩，岩体会伴有节理裂隙发育情况，自身结构稳定性差，并且具有较大的变形量，对支护处理有着严格的要求。如果选择用锚网支护处理方式，应结合不稳固围岩特点，总结以往实践经验，基于开采实际情况，编制合理的支护方案。

1 不稳固围岩锚网支护分析

锚网支护技术目前已经得到了广泛应用，如矿山、地下建筑、隧道等工程建设。对于三山岛金矿来说，经常会遇到不稳固围岩情况，此类围岩整体结构稳定性差，一般会呈现松散状态，从暴露到开始失稳冒落所需时间短，并且存在较大变形，支护施工一直都是重点研究内容。一般情况下，不稳固围岩开采时，支护处理会选择用单立柱、木垛、石垛等方式，但是在开采作业过程中，会存在较大安全风险。而进行锚网支护，主要就是在开采过程中，利用锚杆与金属网，对采场顶板围岩进行加固处理，改变采场应力状态，提高顶板围岩结构的稳定性，为开采作业的进行提供一个良好的环境。

2 顶板围岩锚杆支护设计

（1）锚杆有效措施。对于锚杆长度的设计，需要保证其有效长度大于松动区，并小于塑性区。尤其是对于采场顶板围岩来说，其具有较大的变形可能性，为保证开采作业顺利进行，设计方案应确保锚杆可以根据围岩变形情况而相应的移动。这样在围岩变形过程中，锚杆支护会逐渐增加抗力，提高支护结构的柔韧性。

（2）锚杆支护抗力。对围岩进行锚杆支护时，可以允许其具有一定强度的塑性变形，在塑性变形发展到采场顶板围岩松动区时，锚杆需要具有一定的支护抗力，确保围岩结构的整体稳定性。支护抗力的大小，应确保能够维持顶板围岩极限平衡即可，同时还需要维持松动去内滑移体重力平衡。在R＜Rb’时，采场顶板围岩松动去岩体强度已经降低，则可以确定维持顶板围岩极限平衡所需最小自护抗力为：Pbmin=X(Rb’=ro)/2，当Rb’＜R＜Rb时，采场顶板围岩位于塑性区，在塑性区刚出现时，R=Rb位置具有最大压力，则维持顶板围岩极限平衡所需最大支护力为：Pbmax=Po(1-sin＜)-C1cos＜，锚杆极限支护抗力为：Rbmin＜Rb＜Rmax[1]。其中，R表示塑性区半径，单位m；Po表示顶板岩体初始应力，单位MPa；ro表示采场近似为原型硐室半径，单位m；

（3）锚杆网度设计。锚杆加固处理理论依据为锚杆群组作用机理，即通过锚杆与围岩挤压组合作用，为围岩提供支护抗力，对其结构应力状态进行调整，最终形成整体柔韧支护结构。则网度为：

其中，K1表示锚杆锚固系数。

（4）钢筋网设计。钢筋网需要与所有锚杆相互连接在一起，形成一个大范围的立体结构，对不稳固围岩进行支护，提高其结构稳定性。钢筋网的设计，可以提供支承点来进行支撑，同时也可以分散岩体地压，促使围岩能够维持在应力平衡状态，避免开采过程中出现围岩松脱或者垮落等问题，提高开采作业安全性。

3 不稳固岩锚网支护设计实例分析

（1）工程概述。以三山岛金矿新立矿区开采为例，本矿井开采深度在480m以上，矿体为缓倾斜分支多层矿体，主要为进路分层充填法与普通分层采矿法。对矿区岩体结构特征进行分析，其蚀变程度增加，节理裂隙十分发育，巷道两帮收缩严重，并且存在较为严重的顶板塌陷情况，原有支护结构能够起到的作用十分有限，开采作业实施时将要面对较大的安全风险。针对矿井巷道实际情况，结合围岩结构特点，支护施工方法一般选择用混凝土砌碹、浆砌石块、工字钢支架以及管缝锚杆配合金属网等形式，但是就总体处理效果来看，并不能完全解决巷道变形与破坏问题。

（2）锚网支护设计。1）设计分析。结合本矿区围岩结构特点，可以确定其主要受节理裂隙切割影响，结构整体性差，以顶板冒落与片帮形式为代表岩层低压活动明显。目前所存支护结构为，管缝锚杆、钢支架等，并不能形成一个完整的支护体系，支护效果有限。针对此可以选择用应用树脂锚杆，其具有较锚固效果，并且锚固剂胶凝固化所需时间短，能够在短时间内增加围岩预紧力。可以快速阻止围岩结构初始变形，同时还可以避免锚杆自身初始滑移而造成巷道早期裂缝的产生。最终确定，选择应用高强预应力树脂锚杆与锚网支护组合支护形式；2）设计方案。选择应用树脂锚杆，材质为左旋螺旋钢，结合巷道实际情况，设计顶板锚杆长度为2.2m，直径为20mm，而两帮锚杆长度设计为1.9m，直径为20mm。锚杆孔直径设计为32mm，锚杆间距设计为1m[2]。为降低施工难度，锚杆眼设计应具有一定角度，两帮眼不低于85°，顶眼应大于80°。每个锚杆孔所选用数值锚固剂为快速规则28mm×600mm，以及中速树脂药卷28mm×600mm。钢筋网选择用8#钢丝编制，规格设计为1.3m×2.5m，网度为80mm×80mm，钢筋梁设计为两条平行8mm盘圆，其中间距控制在100mm，利用点焊方法制作。另外，对于采场顶板与两帮应选择菱形金属网，并且相邻两网之间需要至少搭接100mm，为保证其施工质量，还应每隔200mm用10#铁丝网进行绑扎处理，确保可以形成一个稳定性高的整体钢筋网，提高围岩支护加固效果；3）施工要点。在进行锚网施工时，要注意做好光面爆破处理，提高爆破面的平整度。即在爆破后对围岩进行撬毛处理，对于需要安装锚网的岩石面要确保其不存在浮石。并且，打眼与安装时应严格按照专业规范来进行，做好锚杆规格、孔径、孔位以及孔深的检查，保证每个细节均满足施工要求。

4 结束语

为提高矿井开采综合效率，降低工作面施工危险性，需要结合不稳固围岩结构特点，对原有支护加固技术进行优化分析。锚网支护为一种有效的加固方式，需要从专业技术角度出发，做好每个环节的设计，控制好施工行为，争取提高对围岩的加固效果。

参考文献：

[1]张洪波,万记龙,武传利.沂南金矿不稳固围岩锚网支护实践[J].有色矿冶,2014(01):16-18+27.

[2]李鹏,合寿良,赵文海,范顺刚.光面爆破、喷锚支护在云南镇沅金矿井巷工程中的应用[J].云南冶金,2014(02):8-14.

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