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快速锚杆支护 — 高级岩石加固

在地下寻矿过程中,随着地下采矿作业越来越深,地质条件日益严峻,围绕岩石加固所产生的困难也逐步增加 — 但现在情况有了转机。

1. 挑战

Boltec E with pumpable resin option in underground mine, right side view
岩石加固已成为钻爆法隧道工程中的瓶颈问题。机械化锚杆支护钻机在安装锚杆和锚网时通常非常高效。但是,随着采矿作业的深入,岩石应力的增加常常会导致岩石更容易破碎,从而导致锚杆支护困难。在瑞典北部的 LKAB 地下作业中,他们的水泥灌浆锚杆可能需要长达 8 小时或更长时间才能固化和承受来自岩体的负载。随着岩石破裂情况的增加,以可接受的生产率安装这些水泥灌浆锚杆变得越来越困难。
在瑞典北部的 LKAB 地下作业中,他们的水泥灌浆锚杆可能需要长达 8 小时或更长时间才能固化和承受来自岩体的负载。随着岩石破裂情况的增加,以可接受的生产率安装这些水泥灌浆锚杆变得越来越困难。
“我们在马尔姆贝里耶特的 LKAB 矿山启动了一个项目,主要目标是使锚杆支护过程的速度提高到 LKAB 现有锚杆系统的两倍,”安百拓产品经理 Peter Bray 如此说道,

“我们基本就是从一片空白开始,我们进行了广泛的集体讨论。然后,我们将其提炼成一些可以在合理的时间范围内提供合理结果的最佳方法。”
Close-up of bolting unit on Boltec E with pumpable resin option drilling in underground mine

"我们在马尔姆贝里耶特的 LKAB 矿山启动了一个项目,主要目标是使锚杆支护过程的速度提高到 LKAB 现有锚杆系统的两倍。"

Peter Bray, Product Manager at Epiroc

2. 解决方案

水泥灌浆锚杆的现有解决方案是用树脂柱替换灌浆,从而大大缩短凝固时间。但是,树脂柱很难安装在破裂的地质中。如果可以使用已安装的锚杆注入树脂,会怎么样?

“我们与树脂供应商合作开发了一种可泵送的树脂,具有快速的凝固时间和如蕃茄酱般的稠度,可以防止树脂从锚杆孔中滴落。”Peter Bray 如此说道。

与树脂泵送作业同时进行的是对现有类型的岩石锚杆(自钻锚杆 (SDA))进行改进,以允许泵送树脂。SDA 锚杆本质上是一种空心钢管,管末端焊接有钻头。它在安装过程中充当钻杆,在安装到岩石中后就是一根锚杆。

在可泵送树脂系统开发过程中,要克服的一个主要障碍是找到用于冲洗树脂搅拌器构件的解决方案,以便在不发生堵塞的情况下重复使用搅拌器。在经过多次试验后,我们发现了一种简单的解决方案,可以实现耐久和可靠的冲洗,同时保持系统封闭,不会释放未搅拌的树脂。最后,各个方面的设计工作都得到协调一致地实施。

3. 结果

一台经过改进的安百拓 Boltec E 锚杆机在 2018 年 5 月至 8 月期间在 LKAB 的马尔姆贝里耶特地下铁矿山进行了一次为期四个月的现场测试,这台机器在日班期间运行。所取得的成果非常有前景。“与现有的水泥灌浆解决方案相比,我们将生产率提高了 64%,这是 LKAB 非常乐意接受的一个结果。操作员认为,一旦获得了更多的机器操作经验,生产率将会进一步提高。”Peter Bray 如此说道。
Front view of Boltec E with pumpable resin option in underground mine
可泵送树脂系统的一个主要优点是,与每个班次需要多次清洁的水泥灌浆机相比,它需要的清洁和维护次数大大减少。

“它的维护成本非常低。在班次结束时,操作员只需将 Boltec 关闭,然后走开。他们非常喜欢这台机器,当现场测试结束时,他们感到非常不舍。”Peter Bray 如此说道。

我们还对 SDA 锚杆使用可泵送树脂进行了测试,延伸钻进的总锚杆长度达到 15 米,结果非常出色。延长锚杆进一步提高了系统的灵活性,在岩石条件较差的情况下,有可能取代锚索支护。

“在某些岩石条件下,这台机器可以提供非常出色的解决方案。”Peter Bray 如此说道。

Boltec E 国际化 地下岩石挖掘 2019 客户案例