浅谈地下黄金矿山新型支护措施
发表时间：2019-05-21T16:34:10.967Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：范纯超
[导读] 打造新市场环境下具有强大竞争力的矿业公司，为我国黄金行业乃至全球矿业行业的发展贡献力量。
山东黄金矿业（莱州）股份有限公司三山岛金矿山东烟台 261400
摘要：地下黄金矿山的支护措施，关系到企业的安全生产和经济指标。随着全球行业大环境的优化和矿业技术的不断发展，近年来逐渐有一些支护措施技术日趋成熟，逐渐成为当下保证顶帮围岩支护效果，降低生产成本，减轻作业强度，推进机械化操作的更优选择。当前，我国的黄金行业面临全球矿业格局重新洗牌和充分利用“一带一路”沿线资源打造国际先进黄金企业的巨大契机。黄金矿山企业需要牢牢把握住当前的历史机遇，推进企业转型与升级，彻底变革传统的生产模式，建设绿色、智能、生态和本质安全的现代化矿山本文简单介绍几种比较典型的支护类型。
关键词：充填假顶补全法；扇形长锚索支护；聚酯纤维网锚喷支护
正文：矿产资源是我国经济社会可持续发展无可替代的物质基础。随着“新五化”建设和“一带一路”等国家战略的提出，“十三五”期间及今后相当长时期内，我国对矿产资源的刚性需求仍将持续增长。黄金行业作为资源开采、加工制造、金融安全、国家战略等多个领域的全面融合，是我国制造业与经济领域中不可或缺的部分。近年来，我国黄金行业取得了跨越式发展，但同样面临着全球经济放缓、金价低迷、资源环境约束、市场竞争日趋激烈等复杂严峻外部形势，同时也受到地质资源禀赋条件差异、生产成本居高、开采难度增加以及安全压力增大等来自于企业自身的不利因素。当前，我国的黄金行业面临全球矿业格局重新洗牌和充分利用“一带一路”沿线资源打造国际先进黄金企业的巨大契机。黄金矿山企业需要牢牢把握住当前的历史机遇，推进企业转型与升级，彻底变革传统的生产模式，建设绿色、智能、生态和本质安全的现代化矿山，打造新市场环境下具有强大竞争力的矿业公司，为我国黄金行业乃至全球矿业行业的发展贡献力量。
地下黄金矿山的支护措施，关系到企业的安全生产和经济指标。传统的支护方式，如锚杆支护、喷浆支护、木立柱支护、木棚支护、钢轨支护、工字钢支架支护、U型钢支架支护等方式应用较多，但也逐渐暴露出很多问题。例如，锚杆支护作用范围小；喷浆支护强度限制，围岩发生变化时，易脱落；木支护，包括木立柱和木棚支护方式，材料运输和支护强度方面，容易存在支护位置距离运输巷道远，设备运输困难，高应力下易弯折，在潮湿环境下，有效支护年限过短，人工操作体力劳动大等问题；道轨支护、工字钢支架支护、U型钢支架支护成本高，难回收，垂直应力耐受程度高，侧应力耐受程度低，支护局限性明显，人工操作体力劳动大......随着全球行业大环境的优化和矿业技术的不断发展，近年来逐渐有一些支护措施技术日趋成熟，逐渐成为当下保证顶帮围岩支护效果，降低生产成本，减轻作业强度，推进机械化操作的更优选择。本文简单介绍几种比较典型的支护类型。
1 充填假顶补全法：
随着国内地下矿山充填采矿法的推广，充填假底的支护方法越来越受到广泛认知、了解和应用。以下向进路充填采矿法为例：如图示，国内某矿山下向水平分层进路中，顶板充填假底出现淋水塌方，经测量，顶端超过回采高度约2米，两帮无明显变化（该塌方类型较为普遍）。先采用坑木进行支护，横撑位于设计高度以上，该区域用木垛填实塌方空区，起到充填过程中的骨架作用。架设回气管和充填管路封闭板墙充填。设计标高以下进行充填分级尾砂，设计高度以上，即假底塌方区域内充填以混凝土与分级尾砂比例（灰砂比）1:4的高浓度胶结材料，用以补全破碎塌方假底，进行接顶充填，充填管和回气管通过钢管架设到塌方空区顶端。待养护期过后，拆除封堵板墙后将下部的全尾材料直接用坑内铲运设备铲出，可用于采空区的回填。上部的木棚支护与胶结材料胶结为一体，起到支撑作用，加固假底的强度，随着尾砂产出，揭露顶板，在充填假顶下补充支护木立柱或者门撑至工作面，支护规格以不妨碍铲运设备运行为准。这样，塌方区域内填充满高浓度胶结材料，通过试块强度测试，该胶结体强度达到4Mpa，有效改善了顶板的支撑强度，保证了作业安全。
2 扇形长锚索支护：
长锚索支护措施在煤矿企业中应用较为广泛，但在金属矿山应用较少。长锚索支护从主动支护的角度出发，改善地压环境，再造稳固顶板，分散应力集中。不仅保证了工程质量、提高了工作效率，同时降低了施工人员作业强度及风险，增加工程的服务时间。随着胶东地区焦家金矿、新城金矿、三山岛金矿等典型矿山开采深度的增加，地压现象日益明显，顶帮围岩支护势必将成为制约矿山深部开采的瓶颈。为了保证深部接续工程的顺利施工，近年来，长锚索扇形布置在地下黄金矿山进行了实验应用，取得了良好效果，在越来越多的深井工程支护中发挥出了可靠的作用。例如，某金矿14中段皮带硐室长23.8米，宽13.8米，高13.5米，①首先采用3.1*3.35m小断面掘进；②然后对其进行长锚索支护，要求：排距2m，共施工13排；每排9根15米长的锚索，锚索直径18mm，边孔角最小为40°；长锚索呈扇形布置；
③最后扩帮压顶至设计规格。
长锚索具体施工工艺：施工时根据设计确定的锚索孔网度、直径、孔深、倾角进行施工。锚索孔施工到位后，在退出钎杆以前，用高压风和水冲洗锚索孔，避免孔壁上的粉尘、碎石影响注浆质量。施工的锚孔经现场管理人员验收后，方可开始安装长锚索。安装前先将排气管用胶带绑扎在长锚索顶端，并每隔5米重新加固绑扎一次。防止安装过程中，排气管脱落。长锚索端部的钢丝弯成倒勾形，以防止锚索从孔内脱落伤人。然后用摩擦轮式送索器将长锚索送达孔底。同时，将注浆管深入孔内30~50cm，并用木塞固定锚索，木塞和锚索孔壁之间的孔隙用纱布和胶带封堵牢靠。长锚索采用前进式连续注浆，将排气管口插在水盆中，当排气管不再冒泡，或者连续流出浆液时，关闭注浆泵，并打开泄压阀进行泄压。同时将注浆管折弯并绑扎牢固后切断，防止跑浆。
该支护方式的优点是，支护后改善地压分布环境，形成稳固拱形顶板，对于避免应力集中，分散顶板压力有较好的效果。
3 聚酯纤维网锚喷支护：
在地下矿山支护中，传统的锚喷支护应用较为广泛，但随着开采深度的增加，环境恶劣,淋水大，空气潮湿，顶板岩石破碎，表面起伏变化大等情况下，又显现出其不足之处，例如：铁质金属网在潮湿淋水的环境下，经过长时间的腐蚀和老化，会发生锈蚀断裂；金属网强度较大，在支护表面起伏较大的顶板时，贴合不够密实，镂空处在进行喷浆时无法完全覆盖，在地压发生变化时喷层发生塑性变形，断裂甚至折断，严重影响支护效果甚至造成安全隐患。经过参数研究和性能对比，引进了高强度聚酯纤维网，结合锚喷支护的工艺，进行了聚酯纤维网锚喷支护的试验与应用。高强度聚酯纤维网具有强度大、高模量、低蠕变、抗老化、抗脆裂、抗撕裂强度大，与围岩结合力强及可预设计的多种特性。采用高强度聚酯纤维网取代铁质金属网，进行维护顶帮，结合喷锚工艺，取得了较好的效果。