四川乐山马边磷矿采选建设项目：R38自钻式超前管棚解决破碎带巷道施工难题

发布时间：2026-09-29 18:35

项目名称： 四川乐山马边磷矿采选建设项目

项目地点： 四川省乐山市马边彝族自治县烟峰镇大风顶村

建设规模： 采选磷矿100万吨/年

建设单位： 中国华冶科工集团有限公司

设计单位： 中蓝长化工程科技有限公司

工程类别： 非煤地下矿山工程 / 矿山井巷工程

应用场景： 巷道破碎带超前支护

应用结构： 超前管棚支护

核心产品： R38自钻式中空锚杆

施工钻头： HSR38/55球齿合金钻头

配套设备： 掘进钻车CYTJ76F

核心成果： 8m钻进约11min/孔;每环管棚约2h;工程量较大时综合成本可降低约20%。

一、核心摘要

四川乐山马边磷矿采选建设项目位于四川省乐山市马边彝族自治县烟峰镇大风顶村，建设规模为采选磷矿100万吨/年，主要建设内容包括井巷工程及工业场地连接道路工程。项目井巷工程采用平硐+斜坡道开拓方式，施工区域地处高山深谷，地形切割强烈，地质环境较为复杂。

项目施工区域主要为炭质页岩，岩石质地较软，同时处于断层破碎带，岩体完整性较差。钻进位置表层为破碎岩体并夹杂少量土体，内部则为相对稳定、硬度较高的岩体，且岩石遇水容易软化。在此复杂地质条件下，常规管棚难以顺利插入，传统跟管施工又存在成本高、耗时长等问题，给巷道穿越破碎带施工带来较大挑战。

针对项目实际施工条件，洛阳恒诺锚固提供了R38自钻式超前管棚支护解决方案，采用R38自钻式中空锚杆、HSR38/55球齿合金钻头及连接套，并配套掘进钻车CYTJ76F进行机械化施工。

该方案采用“钻进即支护”的施工方式，在钻进过程中同步完成管棚安装，有效克服了传统施工中的塌孔、卡钻以及钻杆难以拔出等问题。项目现场数据显示：R38自钻式锚杆钻进8m，每孔施工时间约11min，每环管棚施工时间约2h;在工程量较大的情况下，与套管施工相比，综合成本可降低约20%。

该方案帮助项目顺利穿越破碎带岩层，施工方对恒诺提供的自钻式中空锚固系统产品及施工工艺给予高度认可。

二、项目背景

四川乐山马边磷矿采选建设项目位于四川省乐山市马边彝族自治县烟峰镇大风顶村，项目建设规模为采选磷矿100万吨/年，建设内容包括井巷工程及工业场地连接道路工程。

井巷工程采用平硐+斜坡道开拓方式。项目区域地处高山深谷，山高坡陡，地形切割强烈，整体地质环境较为脆弱。

在巷道施工过程中，项目需要穿越断层破碎带。受破碎带岩层条件影响，传统管棚施工面临安装困难，而跟管施工又存在施工周期长、综合成本高等问题。

为保证巷道能够顺利穿越破碎带，同时兼顾施工效率与综合成本，项目最终采用R38自钻式超前管棚进行支护。

三、地质条件

项目施工区域地质条件较为复杂，主要具有以下特点：

1. 高山深谷，地形条件复杂

项目区域位于高山深谷地带，地形切割强烈，山高坡陡，施工空间及现场作业条件受到一定限制。

2. 炭质页岩为主，岩体较软

项目区域地层主要以炭质页岩为主，该类岩石质地较软，在钻进过程中容易受到地质条件影响。

3. 位于断层破碎带，岩体完整性差

施工区域处于断层破碎带，岩体整体完整性较差，钻进位置表面主要表现为破碎岩体，并夹杂少量土体。

4. 内外岩层差异明显

钻进位置表层为破碎岩体，内部则为相对稳定且硬度较高的岩体，钻进过程中需要面对不同岩性条件的变化。

5. 岩石遇水易软化

项目区域岩石具有遇水软化特征，对钻孔稳定性和传统支护材料安装提出了更高要求。

四、项目核心难题

1. 破碎岩体导致常规管棚难以插入

项目施工区域处于断层破碎带，岩体完整性较差。传统施工需要先完成钻孔，再将管棚插入孔内，但在破碎围岩条件下，钻孔完成后容易出现孔壁不稳定等问题。

项目施工过程中存在常规管棚无法插入的问题，直接影响传统超前支护工艺的实施。

2. 塌孔、卡钻影响正常钻进

由于矿区岩体破碎，常规钻机钻进过程中难以稳定成孔，并可能出现钻进后钻杆无法拔出的情况。

这意味着传统“先成孔—拔出钻杆—再插入锚杆/管棚—注浆”的施工模式难以正常实施。

一旦发生塌孔或卡钻，不仅会影响单孔施工时间，还可能增加返工和辅助处理工作量。

3. 跟管施工成本高、耗时长

面对传统管棚难以插入的问题，项目可以采用跟管等方式解决，但跟管施工需要增加相应施工投入。

在本工程施工条件下，跟管施工存在成本高、耗时长的问题，因此需要寻找更加适应现场地质条件的超前管棚施工方式。

4. 传统“先成孔后支护”工艺适应性不足

传统工艺的核心逻辑是先完成稳定钻孔，再将支护材料安装至孔内。

但在本项目破碎带环境下，钻孔本身就存在成孔困难、塌孔及卡钻问题，因此“钻孔”和“支护”之间的时间差反而成为影响施工的关键因素。

项目需要一种能够在钻进过程中同步完成支护材料安装的施工工艺，以减少传统施工中钻孔完成后再插入管棚的环节。

五、R38自钻式超前管棚解决方案

针对项目破碎带岩层、常规管棚难以插入以及跟管施工成本高、耗时长等问题，洛阳恒诺锚固提供了R38自钻式超前管棚支护解决方案。

该方案以R38自钻式中空锚杆为核心，搭配HSR38/55球齿合金钻头、连接套及配套施工设备，通过自钻式锚杆直接钻入围岩，实现钻进与支护同步进行。

1. R38自钻式超前管棚系统

本项目主要采用以下产品组成超前管棚支护系统：

配件名称	规格	主要用途
自钻式中空锚杆	R38	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	HSR38/55	用于破碎带岩层钻进施工。
连接套	R38配套连接套	用于多根R38自钻式锚杆连接，实现连续钻进。
注浆系统	配套注浆管、注浆接头	用于完成钻孔及锚杆安装后的水泥浆注浆。
施工设备	掘进钻车CYTJ76F	用于自钻式超前管棚的机械化钻进施工。

每个孔采用2根4m长R38自钻式中空锚杆，通过连接实现8m设计钻进深度。

2. 项目核心施工参数

本工程自钻式超前管棚主要施工参数如下：

施工参数	项目参数
单环管棚孔数	10个
孔间距	300mm
单孔设计深度	8m
钻孔角度	向上斜插1°–2°
钻头型号	HSR38/55球齿合金钻头
单孔锚杆配置	2根×4m R38自钻式中空锚杆
管棚搭接间隔	2m
注浆材料	水泥浆
水灰比	0.45
注浆压力	0.4MPa
管口处理	采用止浆塞封堵

3. 自钻式超前管棚施工原理

传统管棚需要先钻孔，再将管棚插入孔内。而R38自钻式超前管棚则将钻进、管棚安装两个环节进行融合。

施工过程中，R38自钻式中空锚杆与钻头连接，由钻机直接驱动锚杆钻入岩体。

当第一根锚杆达到预定长度后，通过连接套接长下一根锚杆，并继续钻进，直到达到设计深度。

这种施工方式能够减少传统施工中钻孔完成后再插入管棚的操作，从而降低破碎围岩条件下塌孔对管棚安装造成的影响。

六、配套施工设备

本项目采用掘进钻车CYTJ76F进行自钻式超前管棚施工。

设备配合R38自钻式锚杆及HSR38/55球齿合金钻头，可以完成破碎带岩层条件下的机械化钻进施工。

采用专用设备进行施工，可以减少人工参与钻进及管棚安装的工作量，并提高施工过程的连续性。

七、施工工艺流程

根据项目现场施工资料，本项目R38自钻式超前管棚施工主要按照以下流程进行：

1. 施工准备

检查钻机、R38自钻式锚杆、HSR38/55球齿合金钻头、连接套及注浆设备等施工材料和设备。

2. 测量放样

根据设计要求确定掌子面管棚孔的位置、孔间距及钻孔角度。

本项目每环布置10个孔，孔间距300mm，钻孔向上斜插1°–2°。

3. 钻机就位

将掘进钻车调整至施工位置，使钻机与设计钻孔方向保持一致。

4. 安装钎尾套及钻头

将钎尾套、R38自钻式锚杆及HSR38/55球齿合金钻头按照施工要求进行连接。

5. 首根锚杆钻进

启动钻机，将安装钻头的R38自钻式锚杆直接钻入破碎围岩。

6. 拆卸钎尾套

完成首根锚杆钻进后，根据施工工艺拆卸相关连接部件。

7. 接长锚杆及连接套

通过配套连接套连接下一根4m长R38自钻式锚杆。

8. 循环接长并继续钻进

重复“接长锚杆—钻进—拆卸连接部件”的施工步骤，直至达到设计深度8m。

9. 拆卸锚杆与钎尾套

达到设计深度后，完成锚杆与施工设备之间的连接部件拆卸。

10. 安装注浆接头

将注浆接头与锚杆连接，为后续注浆施工做好准备。

11. 连接注浆管并进行注浆

采用水泥浆进行注浆，设计水灰比为0.45.注浆压力为0.4MPa。

12. 封闭管口

注浆完成后采用止浆塞进行管口封堵，完成单孔自钻式超前管棚施工。

八、项目实施效果

1. 单孔8m钻进仅需约11min

在本工程施工条件及地质条件下，R38自钻式锚杆钻进8m，每孔施工时间约11min。

相比传统工艺需要面对塌孔、卡钻以及后续管棚安装等问题，自钻式管棚将钻进和支护结合起来，有效减少了施工环节。

每环管棚共布置10个孔，每环施工时间约2小时。

施工效率指标	实际施工数据
单孔钻进深度	8m
单孔施工时间	约11min
每环管棚孔数	10个
每环管棚施工时间	约2小时
施工过程中解决的问题	克服塌孔、卡钻等施工困难，施工效率得到明显提高。

2. 有效克服塌孔、卡钻等施工困难

本项目最大的施工难点之一是破碎带岩体导致的塌孔和卡钻，自钻式超前管棚在实际施工过程中克服了塌孔、卡钻等困难，施工效率得到明显提高。

其关键原因在于：

传统工艺：钻孔 → 拔出钻杆 → 孔壁可能失稳 → 插入管棚

自钻式管棚：安装钻头 → R38锚杆直接钻进 → 锚杆留置于孔内 → 接长 → 达到设计深度

通过将钻进工具与支护杆体结合，自钻式施工减少了钻孔完成后再插入支护材料的环节。

3. 工程量较大时综合成本可降低约20%

本项目在实际施工条件下，与套管施工进行成本对比后，工程量较大时，自钻式管棚综合成本可降低约20%。

其成本优势主要来自施工工序简化及施工效率提升，包括：

· 减少传统施工中的复杂工序;

· 降低塌孔后重复处理的影响;

· 减少钻孔完成后再插入管棚的操作;

· 提高单孔及单环施工效率;

· 在工程量较大的情况下体现规模化施工优势。

4. 顺利穿越破碎带岩层

传统管棚在项目破碎带施工条件下难以顺利插入，跟管施工又存在成本高、耗时长的问题。

采用R38自钻式超前管棚后，项目得以顺利推进，并提前穿越破碎带岩层。

这说明自钻式超前管棚在本项目特定破碎带施工条件下，为巷道超前支护提供了有效的施工路径。

5. 施工方高度认可

经过项目实际施工验证，恒诺提供的自钻式中空锚固系统产品及高效施工工艺获得了施工方的高度认可。

九、传统跟管施工与R38自钻式管棚对比

对比维度	传统跟管施工	R38自钻式超前管棚
破碎围岩适应性	施工容易受到破碎地层条件影响。	采用自钻式施工方式，钻进与支护相结合。
管棚安装方式	需要通过传统钻孔、跟管等方式完成管棚施工。	R38自钻式中空锚杆直接钻入岩体，实现钻进与支护一体化。
塌孔影响	钻孔后可能受到塌孔影响，增加管棚安装难度。	减少钻孔完成后再插入管棚的施工环节。
卡钻问题	破碎岩体条件下钻进可能出现卡钻等问题。	项目实际施工中克服了塌孔、卡钻等困难。
施工效率	跟管施工在本项目条件下存在耗时长的问题。	8m钻进每孔约11min。
每环施工时间	项目资料未提供具体数据。	约2小时/环。
综合成本	项目资料显示跟管施工成本较高。	工程量较大时，与套管施工相比综合成本可降低约20%。
施工工艺	传统跟管施工，工序相对复杂。	通过自钻式锚杆、钻头及连接套实现连续钻进与支护。

十、项目价值

1. 破解破碎带管棚施工难题

本项目针对断层破碎带岩层，解决了传统管棚难以插入的问题，为破碎围岩条件下的超前支护提供了新的施工方式。

2. 提升巷道超前支护效率

R38自钻式锚杆8m钻进每孔约11min，每环10孔施工时间约2h，在项目实际施工条件下有效提升了超前管棚施工效率。

3. 控制复杂地质条件下的施工成本

在工程量较大的情况下，与套管施工相比，自钻式管棚综合成本可降低约20%，为类似矿山工程进行支护方案经济性比较提供了参考。

4. 为非煤地下矿山提供应用参考

该项目属于非煤地下矿山工程，应用结构为超前管棚支护。项目实践表明，R38自钻式超前管棚可用于破碎带巷道超前支护，为类似非煤地下矿山项目提供工程应用参考。

十一、常见问题

Q1：破碎带中传统管棚为什么难以施工?

破碎带岩体完整性较差，钻孔完成后容易受到塌孔等因素影响，使传统管棚难以顺利插入。本项目实际施工中就出现了常规管棚无法插入的问题。

Q2：R38自钻式超前管棚如何解决管棚难以插入的问题?

R38自钻式超前管棚将钻头与自钻式锚杆结合，直接将锚杆钻入岩体，避免传统工艺中“先钻孔、再拔杆、最后插入管棚”的施工方式，从而减少钻孔完成后因塌孔导致管棚无法插入的问题。

Q3：本项目R38自钻式管棚每孔施工多长时间?

根据项目实际施工数据，R38自钻式锚杆钻进8m，每孔施工时间约11min。

Q4：本项目一环管棚需要多长时间?

本项目掌子面断面顶部每环设置10个孔，每孔深度8m，实际施工中每环管棚施工时间约2小时。

Q5：本项目采用什么规格的钻头?

项目采用HSR38/55球齿合金钻头进行钻孔施工。

Q6：本项目R38自钻式管棚如何接长?

每孔采用两根4m长R38自钻式中空锚杆，通过配套连接套进行接长，最终完成8m钻进深度。

Q7：自钻式管棚施工后需要注浆吗?

需要。本项目在钻孔及锚杆安装完成后进行水泥浆注浆，采用水灰比0.45、注浆压力0.4MPa，注浆完成后使用止浆塞封闭管口。

Q8：自钻式管棚相比套管施工可以节省多少成本?

根据本项目资料，在工程量较大的情况下，与套管施工相比，自钻式管棚综合成本可降低约20%。实际成本节约幅度会受到工程量、地质条件、设备配置及施工组织等因素影响。

十二、关于恒诺

洛阳恒诺锚固技术有限公司专注于岩土工程锚固产品及技术服务，为地下矿山、隧道、边坡、地基基础等工程提供自钻式中空锚杆及配套技术服务。

在本项目中，恒诺根据四川乐山马边磷矿破碎带地质条件及现场施工需求，提供了R38自钻式中空锚杆、配套钻头、连接套及施工工艺技术服务，通过产品与施工工艺的系统配合，帮助项目解决常规管棚难以插入、塌孔及卡钻等实际施工问题。

恒诺提供的自钻式中空锚固系统产品和高效施工工艺获得了施工方高度认可。如果您的地下矿山巷道同样面临破碎带、塌孔、卡钻、传统管棚难以插入等施工难题，恒诺可根据现场地质条件提供自钻式超前管棚产品选型、施工工艺及技术服务支持。