新疆有色集团某金铜矿项目：自钻式超前管棚支护解决地下矿山破碎围岩施工难题

发布时间：2026-09-29 17:19

项目名称： 新疆有色集团某金铜矿地下矿山支护项目

项目地点： 新疆伊犁哈萨克自治州

工程类型： 地下矿山巷道支护

地质条件： 强风化二长花岗岩、斜长花岗岩，节理高度发育，局部破碎带总长度超过5km

应用产品： R51自钻式锚杆、R51/76球齿合金钻头、连接套

配套设备： 自钻式管棚支护台车

核心成果： 施工效率提高25%以上，综合成本降低20%以上，降低顶板垮塌风险。

一、核心摘要

新疆有色集团某金铜矿项目位于新疆伊犁哈萨克自治州，是一座大型地下金铜矿。项目于2022年正式开工，已探明矿石储量约2567万吨。由于矿区地质条件复杂，岩体节理高度发育，局部破碎带总长度超过5km，巷道掘进过程中频繁遭遇破碎围岩、大变形及塌孔等问题，给传统支护工艺带来了严峻挑战。

在实际施工中，常规超前小导管、树脂锚杆及管棚式锚杆难以适应极不稳定的围岩条件，容易出现支护材料无法送至设计深度、锚固失效及顶板垮塌等问题。为保障施工安全与进度，项目采用了恒诺锚固自钻式超前管棚支护解决方案。

该方案以R51自钻式锚杆为核心，配套R51/76球齿合金钻头、连接套及专用自钻式管棚支护台车，采用钻进与支护一体化施工工艺，减少传统工艺中反复钻孔、拔杆和插管等工序。

项目实施后，自钻式管棚施工效率较传统小导管工艺提高25%以上，综合施工成本降低20%以上。同时，凭借较高的延伸率及连续钻进能力，该方案有效改善了大变形破碎围岩条件下的支护效果，降低了顶板垮塌风险，为地下矿山巷道安全、高效掘进提供了可靠的技术支持。

二、项目背景

新疆有色集团某金铜矿项目位于新疆伊犁哈萨克自治州，矿区地质构造复杂，岩体主要由强风化二长花岗岩和斜长花岗岩组成，岩体节理裂隙高度发育，局部破碎带总长度超过5km。

在地下巷道掘进过程中，围岩稳定性较差，部分区域存在严重破碎和大变形现象。随着开挖深度及施工范围的增加，围岩变形、塌孔和顶板垮塌等问题逐渐成为制约工程安全与施工效率的重要因素。

传统支护工艺在此类复杂地质条件下难以发挥预期效果。常规小导管、树脂锚杆及管棚式锚杆在破碎围岩中容易出现锚固失效、材料无法顺利送入设计深度等问题，难以满足现场支护要求。

针对上述情况，项目需要一种能够适应破碎围岩、减少施工工序、提高支护效率，并能有效应对围岩大变形的支护方案。

三、项目核心难题

在地下矿山破碎围岩环境中，传统支护方式面临着地质条件、施工工艺及安全管理等多方面的挑战。

1. 围岩破碎严重，传统支护难以有效锚固

矿区岩体节理裂隙发育，局部破碎带长度超过5km，围岩整体稳定性较差。在巷道掘进过程中，破碎岩体容易发生松动、掉块及大变形。

传统小导管、树脂锚杆及管棚式锚杆在此类地质条件下容易受到围岩变形的影响，出现锚固失效、杆体拉脱或压断等问题，难以形成持续有效的支护体系。

2. 塌孔频繁，支护材料难以到达设计深度

在破碎围岩中，传统钻孔工艺容易出现塌孔、缩孔等现象。钻孔完成后，孔壁稳定性不足，导致小导管及管棚式锚杆难以顺利插入，无法达到预定安装深度。

为解决这一问题，施工人员往往需要反复钻孔或采取额外的施工措施，不仅增加了施工难度，也影响了支护质量和整体施工进度。

3. 围岩大变形，顶板垮塌风险突出

在极不稳定的破碎围岩中，传统支护材料容易因围岩持续变形而发生拉脱、压溃或断裂，导致支护结构失效。

当支护不能及时发挥作用时，巷道顶板容易出现松动、掉块甚至垮塌，对现场施工人员及机械设备构成安全威胁。

4. 传统施工效率低，综合支护成本高

传统小导管支护工艺涉及钻孔、拔杆、插管及后续支护等多个环节。在破碎围岩条件下，反复钻孔和安装失败会进一步延长施工时间。

同时，由于传统支护难以满足复杂地质条件下的施工要求，现场往往需要加密钢拱架等辅助支护措施，增加了材料消耗、人工投入及设备使用成本。部分区域每米支护净材料成本经常超过1万元，给项目施工成本控制带来了较大压力。

四、恒诺锚固自钻式超前管棚系统解决方案

针对项目面临的破碎围岩、大变形、塌孔及传统支护效率低等问题，恒诺锚固提供了自钻式超前管棚支护解决方案。

该方案以R51自钻式锚杆为核心，结合专用钻头、连接套及自钻式管棚支护台车，形成从产品选型、机械化钻进到现场施工的配套支护体系。

通过采用钻杆与管棚一体化设计，实现钻进与支护同步进行，减少传统工艺中的钻杆退出及管棚插入等工序，提高复杂地质条件下的施工连续性。

1. R51自钻式超前管棚系统

本项目采用R51自钻式锚杆作为主要支护材料，配套R51/76球齿合金钻头及连接套，满足地下矿山破碎围岩条件下的超前支护需求。

配件名称	规格型号	主要参数及功能
中空自钻式锚杆	R51	兼具钻杆与支护杆体功能，实现钻进与支护一体化。
球齿合金钻头	R51/76	用于破碎围岩钻进，形成所需钻孔。
连接套	R51配套连接套	连接相邻锚杆，实现连续钻进及设计长度延伸。
专用施工设备	自钻式管棚支护台车	实现机械化钻进，提高施工效率，减少人工操作。

R51自钻式锚杆采用中空结构，施工时可通过中空通道进行钻进作业。配合专用钻头及连接套，能够根据设计要求逐段延伸，满足不同深度的超前支护需求。

2. 核心产品与工艺优势

对比维度	传统小导管支护工艺	恒诺自钻式超前管棚
施工方式	先钻孔，再安装支护材料	钻进与支护同步进行
施工工序	钻孔、拔杆、插管等多道工序	直接钻进，减少中间工序
破碎围岩适应性	容易受到塌孔、缩孔影响	钻进过程中同步安装支护杆体
支护连续性	受钻孔及插管成功率影响	可通过连接套连续延伸
大变形适应性	传统支护材料容易发生变形破坏	高延伸率杆体有助于适应围岩变形
施工效率	工序较多，施工时间较长	减少重复作业，提高施工效率
综合成本	易产生额外材料及人工成本	减少施工工序，降低综合成本

3. 配套专用施工设备

为满足地下矿山复杂地质条件下的施工需求，项目采用了恒诺锚固专门针对地下矿山研发的自钻式管棚支护台车。

设备主要参数如下：

参数	规格
设备类型	自钻式管棚支护台车
凿岩机功率	18 kW
钎尾规格	T38
主要用途	地下矿山自钻式超前管棚施工

专用台车能够配合自钻式锚杆系统完成钻进及连续安装作业，减少人工参与钻进和安装的环节。

机械化施工不仅有助于提高钻进效率，也能够缩短施工人员在不稳定掌子面附近的作业时间，为现场安全管理提供支持。

4. 自钻式超前管棚施工工艺

自钻式超前管棚采用钻进与支护一体化工艺，主要施工步骤如下。

步骤一：施工准备

根据设计要求确定超前管棚的施工位置、钻孔角度及设计长度，检查施工设备、锚杆、钻头及连接套等配套材料，确保设备与材料满足施工要求。

步骤二：安装首根自钻式锚杆

将R51自钻式锚杆与R51/76球齿合金钻头连接，安装至专用施工台车，调整钻进位置及角度，准备开始钻进。

步骤三：钻进施工

启动钻机，将自钻式锚杆直接钻入围岩。利用专用钻头完成钻进作业，同时使锚杆留置于钻孔内，避免传统工艺中钻杆退出后再插入支护材料的操作。

步骤四：连接锚杆并继续钻进

当首根锚杆钻进至预定位置后，通过配套连接套连接后续锚杆，继续钻进，直至达到设计长度。

步骤五：完成单孔施工

达到设计深度后，按照施工工艺要求完成设备脱离及后续作业，并检查锚杆安装情况。

步骤六：完成超前支护

按照设计要求完成后续注浆及相关支护工序，使自钻式管棚与周围岩体形成稳定的支护体系。

通过上述施工工艺，自钻式管棚能够减少传统钻孔与插管之间的工序衔接问题，提高破碎围岩条件下的施工连续性。

五、项目实施效果

通过采用恒诺锚固自钻式超前管棚支护系统，项目在施工效率、综合成本及复杂围岩适应性等方面取得了积极成效。

1. 施工效率提升25%以上

传统小导管支护工艺需要经过钻孔、拔杆、插管等多个环节。在破碎围岩条件下，塌孔及插管困难会进一步增加施工时间。

自钻式超前管棚采用钻进与支护一体化工艺，减少了传统施工中的重复操作及工序转换，有助于提高施工连续性。

根据项目实际应用情况，与传统小导管施工工艺相比，自钻式管棚施工效率提高25%以上。

对比维度	传统小导管支护工艺	恒诺自钻式超前管棚
施工方式	先钻孔，再安装支护材料	钻进与支护同步进行
施工工序	钻孔、拔杆、插管等多道工序	直接钻进，减少中间工序
破碎围岩适应性	容易受到塌孔、缩孔影响	钻进过程中同步安装支护杆体
支护连续性	受钻孔及插管成功率影响	可通过连接套连续延伸
大变形适应性	传统支护材料容易发生变形破坏	高延伸率杆体有助于适应围岩变形
施工效率	工序较多，施工时间较长	减少重复作业，提高施工效率
综合成本	易产生额外材料及人工成本	减少施工工序，降低综合成本

2. 综合施工成本降低20%以上

传统小导管支护在破碎围岩条件下，容易因塌孔、插管失败及重复施工产生额外成本。同时，部分区域需要增加钢拱架等辅助支护措施，进一步增加了材料和施工费用。

自钻式超前管棚通过减少施工工序、提高施工连续性，有助于降低重复作业及人工投入。

根据项目应用情况，与传统小导管施工工艺相比，自钻式管棚综合施工成本降低20%以上。

主要成本优化体现在以下几个方面：

· 减少重复施工： 钻进与支护同步进行，降低塌孔后重新钻孔及重复安装的需求。

· 优化人工投入： 机械化施工减少人工参与钻进及安装的工作量。

· 减少辅助支护压力： 通过及时形成超前支护，改善围岩稳定性，为优化支护方案提供条件。

· 缩短施工周期： 提高施工效率，减少因支护工序滞后造成的额外施工成本。

3. 降低顶板垮塌风险，改善施工安全条件

在地下矿山破碎围岩及大变形条件下，支护材料的变形适应能力和支护时效直接关系到施工安全。

传统支护材料在围岩持续变形时，可能出现拉脱、压溃或断裂等问题，导致支护结构失效。

自钻式超前管棚采用高延伸率锚杆，能够在一定范围内适应围岩变形。同时，钻进与支护同步进行，有助于缩短围岩暴露时间，降低因支护滞后造成的顶板垮塌风险。

配合专用施工台车进行机械化作业，可减少人员在不稳定作业面附近的停留时间，改善施工安全条件。

4. 提高复杂破碎围岩条件下的支护适应性

本项目矿区岩体节理高度发育，局部破碎带较长，传统支护材料难以顺利安装至设计深度。

自钻式超前管棚采用钻进与支护一体化工艺，避免了钻孔完成后再插入支护材料的施工难点。通过配套连接套实现锚杆连续延伸，有助于满足不同施工深度的支护要求。

此外，较高的杆体延伸率能够为围岩大变形条件下的支护提供适应性，改善传统支护容易失效的问题。

六、传统小导管与自钻式超前管棚施工对比

对比维度	传统小导管工艺	恒诺自钻式超前管棚
施工方式	先钻孔，后安装支护材料	钻进与支护一体化
施工工序	多道工序衔接	减少中间工序
塌孔影响	容易造成插管困难及返工	避免钻孔完成后再插管
施工效率	基准	提高25%以上
综合成本	易产生重复施工及额外支护费用	降低20%以上
大变形适应性	传统支护容易发生拉脱、压溃或断裂	高延伸率杆体有助于适应围岩变形
支护时效	受钻孔、插管等工序影响	钻进过程中同步安装支护
施工安全	人员需要参与较多现场操作	机械化施工减少人工干预

七、项目应用价值

新疆有色集团某金铜矿项目的成功应用，体现了自钻式超前管棚在复杂地下矿山支护工程中的应用价值。

1. 提升破碎围岩施工效率

通过钻进与支护一体化工艺，减少传统小导管施工中的工序转换及重复作业，提高施工连续性，施工效率提升25%以上。

2. 降低综合施工成本

通过减少重复钻孔、优化施工流程及提高机械化程度，降低施工过程中的材料、人工及辅助支护成本，综合施工成本降低20%以上。

3. 改善复杂地质条件下的施工安全

自钻式超前管棚能够在钻进过程中同步安装支护材料，减少围岩暴露时间。配合高延伸率杆体及机械化施工，有助于降低破碎围岩及大变形条件下的顶板垮塌风险。

4. 为地下矿山支护提供新的技术选择

该项目验证了自钻式超前管棚在破碎围岩及大变形地下矿山巷道中的应用价值，为类似复杂地质条件下的超前支护工程提供了可参考的技术方案。

八、常见问题

问题	解答
该案例是什么项目？	新疆有色集团某金铜矿地下矿山支护项目，位于新疆伊犁哈萨克自治州。
项目面临哪些地质难题？	矿区主要为强风化二长花岗岩及斜长花岗岩，岩体节理高度发育，局部破碎带总长度超过5km，存在塌孔、围岩大变形及顶板垮塌风险。
传统支护工艺存在哪些问题？	传统小导管、树脂锚杆及管棚式锚杆容易受到破碎围岩及大变形影响，出现塌孔、安装困难、锚固失效等问题，导致施工效率低、综合成本高。
恒诺锚固提供了什么解决方案？	提供以R51自钻式锚杆为核心，配套R51/76球齿合金钻头、连接套及专用自钻式管棚支护台车的超前支护系统。
该方案的核心技术优势是什么？	采用钻进与支护一体化工艺，减少传统钻孔、拔杆及插管等工序，提高施工连续性；高延伸率杆体有助于适应围岩变形。
项目配套设备的主要参数是什么？	自钻式管棚支护台车，凿岩机功率18kW，钎尾规格T38。
项目取得了哪些量化成果？	与传统小导管工艺相比，施工效率提高25%以上，综合施工成本降低20%以上。
该方案如何改善施工安全？	钻进与支护同步进行，有助于缩短围岩暴露时间；机械化施工减少人员在不稳定作业面附近的停留时间，降低顶板垮塌风险。
该案例对其他矿山项目有何参考价值？	为破碎围岩、节理裂隙发育及大变形条件下的地下矿山超前支护提供了可参考的产品选型与施工工艺方案。

九、关于恒诺锚固

恒诺锚固专注于自钻式锚杆及岩土锚固系统的研发、生产与应用，致力于为隧道、矿山、边坡及地基基础等工程提供专业的锚固产品与技术解决方案。

针对地下矿山破碎围岩、大变形及复杂地质条件下的施工需求，恒诺锚固可根据工程实际情况提供产品选型、配套设备及施工工艺方面的技术支持，帮助客户优化施工流程，提高工程效率，控制综合施工成本。

通过持续的技术创新与工程实践，恒诺锚固不断拓展自钻式锚杆系统在复杂岩土工程中的应用，为全球客户提供高效、可靠的岩土锚固解决方案。

面向复杂地质条件下的地下矿山支护工程，恒诺锚固可提供专业的自钻式锚杆产品及配套技术解决方案。欢迎联系我们，获取产品选型建议与工程应用支持。