金属矿山倾斜岩巷锚网喷联合支护应用

姚 露，李松涛，温连兵

（凉山彝族自治州甘洛县尔呷地吉铅锌矿业有限公司，四川 甘洛 616850）

近年来，社会经济建设发展很快，促进能源需求不断加大，特别是金属矿产资源，其在经济社会建设中占据非常重要的地位，是推动我国工业化进程的前提和基础。金属矿山工程的建设与发展，使得井巷建设工程也不断增多，而且井巷建设工程需要科学有效的支护技术作为支撑。我国的矿井井巷支护技术自上世纪60 年代发展以来，现已在设计、施工以及监管方面积累了丰富的经验，相关的技术水平也不断提升[1]。时至今日，人们不仅成功地在稳定和中等稳定以上的岩巷中使用锚杆，而且在软岩巷道、以及受采动影响的巷道中也成功地使用了锚杆支护技术[2]。这些都极大地促进了以锚杆为主要支护材料的联合支护技术在金属矿山井巷建设中的应用。

1 工程背景

凉山州甘洛县尔呷地吉铅锌矿区位于甘洛县城北20km，四川盆地西缘与青藏高原过渡地带，属强烈-中等切割区，山脉受地质构造影响呈近南北向展布，区内山峦起伏，沟壑纵横，岭高谷深，地形切割强烈，地势东西南部高，北部和中部较低。矿区属亚热带季风型气候，其特点是雨热同季，干湿季节分明，每年5 月上旬～10 月中旬温暖多雨，降水量占全年86%，最大降雨季节为5 月～9 月。

尔呷地吉矿区在历经十余年的开采后上部资源逐步衰减，于2018 年开始对五中段以下深部区域进行规划布局，经技术部门研究论证后，决定从工业广场中部标高2095m 处三中段布置4#斜井卷扬机硐室并向下进行开拓延伸，设计斜井提升井筒规格净宽2.9m，净高2.7m，坡度-25°，一阶段施工至标高1928.5m暂停，长度478m。4#斜井掘进施工至标高2010m 处五中段时出现顶板失稳并伴有局部渗水情况。结合矿区井上下对照图（见图1）分析，此区域正位于地表沟底以下，地表上部汇水经沟底渗入井下，同时斜井井筒在灯影组白云岩地层内不断穿越并靠近寒武系筇竹寺组底部隔水泥页岩层，从而导致上述情况出现。为应对地质条件变化，技术部门决定在斜井五中段向下施工中采取架设金属支架为主、局部打入管缝式锚杆为辅的支护方式通过，但实施后显露出较多问题，效果不够理想。采用上述支护工艺掘进至标高1960m 处六中段后，随地层深部围岩应力增加，同时出现泥页岩与砂质薄层韵律发育，单层厚度薄、夹层数量多、累计厚度大，施工中表现为顶板泥质胶结，遇水膨胀变软，岩层层理较发育，易离层脱落，亟需改变支护工艺。

图1 4#斜井区域井上下对照图（局部）

2 斜井支护方案调整对比

前期4#斜井主要采用分段架设金属支架支护形式，支架在未采取临时支护措施情况下掘进步距达到10m 后架设，该方案存在顶板围岩易失稳垮落，支护接顶工作量大，材料成本高，井筒净断面受限，渗水未有效控制，支护质量难以保证等诸多问题。针对上述方案缺陷及六中段以下更加复杂的地质条件，矿区及时进行支护工艺调整，利用10 月份雨季结束有利条件，采取锚网喷支护技术，及时加固封闭围岩，有效保证了开拓延伸工程的顺利进行。具体措施如下。

（1）掘进工艺选择：采用短掘短支，一次成巷作业方式。严格按照设计施工，抓好爆破、支护两大重点施工环节的工序组织与管控。调整爆破参数，缩小周边眼眼距并减少单孔装药量，每循环爆破进度由2m 缩短为1m[3]，减少爆破对围岩扰动，控制围岩松动圈范围，保证巷道成型及锚网喷支护工艺质量。

图2 支护工艺调整前后对比图

（2）支护工艺变化：斜井采用较为先进的螺纹钢锚杆+金属网+喷浆联合支护代替钢架焊接更加安全经济。根据巷道顶板易脱层垮落的具体情况对巷道拱部采用锚网喷工艺[4-6]，对于稳定性较好的巷帮则采取单一喷浆支护方式，综合平衡工程成本、质量与进度三者之间关系。

（3）材料机具改变：针对斜井前期局部支护采用φ40×1800mm管缝式锚杆后出现锚杆腐蚀松动、导水、拉拔力降低问题，六中段以下改用φ28mm双翼钻头配合φ23mm规格的树脂锚固剂打注φ20-M22-2000mm高强度螺纹钢锚杆，做到钻孔直径、锚杆直径、锚固剂直径“三径”匹配[7]。锚杆眼孔直径的缩小有助于加快钻孔速度、减少钻眼过程中对巷道围岩的整体性破坏，同时在支护中充分利用此种锚杆黏结封闭性强、锚固力大、防震性能好、防腐防锈[4]的优点。

3 具体施工各环节管控

3.1 斜井布置及技术特征

斜井施工为三心拱形断面：净宽2.9m，净高2.7m，墙高1.733m，拱高0.967m，净断面面积7.24m2。采用锚网喷联合支护，锚杆选用φ20-M22-2000mm 高强度螺纹钢锚杆，锚固方式为树脂加长锚固，采用两支锚固剂，一支规格为K2335，另一支规格为Z2360。锚杆锚固力不小于100kN。托盘采用配套的拱形托盘，长×宽×厚＝120mm×120mm×6mm。锚杆间距800mm、排距1000mm。金属网采用10#铅丝编织而成的经纬网，规格为长×宽=2m×1.1m，网孔规格50mm×50mm。金属网由上而下沿拱部中心向拱脚铺设，网间采用对接形式，并用双股16#联网丝每隔200mm 一道联紧，扭结圈数不少于3 圈。挂网时，网必须挂在已紧固托盘的外露锚杆上，再上第二个托盘、螺母固定，网挂完后再分次喷射混凝土。

3.2 施工方法

掘进方法采用钻爆法，即采用YT-28 型气腿式风钻打眼，LS1-8 型秒延期导爆管雷管引爆，2 号岩石硝铵炸药爆破。施工组织采用“四·六”制作业，每天四班生产，班内检修。掘进班掘进，打注锚杆、出矸。喷混凝土班补打注锚杆，挂联网，喷射混凝土支护。每班一个循环，循环进度1m，日进度3m。

3.3 支护工序施工作业

（1）超前临时支护形式：每循环爆破后待炮烟吹散，安全检查并确认安全后进行出矸作业，出矸结束支设超前临时支护，超前临时支护采用金属螺旋支柱形式，支柱间距1.2m。

（2）临时支护形式：每循环在超前临时支护下依次从巷道顶部中心向两侧拱脚打注锚杆，拱部每排布置5 根锚杆，要求打一根，注一根，上紧托盘、螺母。临时支护距离不得超过三个循环，严禁在空顶下作业。

（3）永久支护形式：临时支护步距每达三个循环即进行锚杆上挂网，然后喷射混凝土。喷混凝土时分区段进行，先外后里，初次顶帮喷厚不超过50mm；复喷距工作面不大于30m，喷后要求巷道喷体总厚度达100mm。

4 结语

尔呷地吉矿区4#斜井六中段以下深部开拓工程中采用锚网喷联合支护技术，将锚杆、金属网、喷射混凝土进行组合，使喷层与围岩紧密结合，形成支护-围岩承载体系，最大限度地利用围岩本身的承载能力。同时因地制宜的采用全断面一次开挖及顶帮差异化支护方式，在最短时间内控制了斜井断面不稳定部位围岩的早期变形，这能使围岩的扰动影响控制在最小范围内，有力保证开拓延伸工程的进度与质量。

通过金属矿山倾斜岩巷特殊地层锚网喷支护工艺的实践应用，能够在保证安全的前提下，快速有序完成掘进任务，有效缓解矿井资源衔接紧张的局面，也为今后遇到类似施工条件时提供更多可靠、操作性强的支护方案作为借鉴。在实际施工中，技术部门应当充分考虑区内地质情况，与井巷工程现场条件结合，分析围岩特征，选择科学的支护技术，引导工程施工人员依照相关要求进行规范化操作，按部就班的进行科学施工，促进金属矿山安全高效生产。