噴錨支護技術在平硐支護中的應用

趙衛東,張再興

(1.西安有色冶金設計研究院, 陜西西安 710001;2.中國核工業集團公司藍天鈾業有限公司, 陜西西安 710500)

噴錨支護技術在平硐支護中的應用

趙衛東1,張再興2

(1.西安有色冶金設計研究院, 陜西西安 710001;2.中國核工業集團公司藍天鈾業有限公司, 陜西西安 710500)

詳細敘述了巷道噴射混凝土支護與錨桿支護全過程技術管理,并通過針對性的試驗,取得了相應技術數據;使噴錨支護達到了技術與質量要求,取得了好的技術經濟效果。對類似礦山巷道支護有一定的借鑒作用。

噴錨支護;技術措施;回彈率;粉塵濃度

1 問題的提出

某鈾礦101礦床開拓工程應用噴射砼支護技術已有兩年的歷史,曾在3條中段大巷及井下炸藥庫等井巷有所采用,但存在以下問題,直接影響該支護方法的使用效果,亟待解決。

(1)回彈率高,生產效率偏低。

(2)工作面粉塵濃度過大。

(3)砼噴射機的出料管易堵。

(4)噴過的巷道部分地段有“穿裙子”和“馬蹄形”現象。

(5)巷道幫或頂有小片噴層掉落現象。

(6)噴層厚度達不到要求。

2 采取的針對性措施

為解決上述問題,對過去施工經驗教訓加以總結,在已掘(中段大巷)421平硐的噴射砼永久支護時,采取了如下綜合性措施。

(1)對待噴巷道進行清理、修復,并按設計斷面尺寸逐段進行檢查和驗收。

(2)把好材料質量關。砂子、石子、水泥、速凝劑的質量直接影響噴射砼的質量,要求材料管理人員按標準進料,技術人員隨時抽查、簽認,含泥量大或粒度不合要求的砂石不予驗收、簽字。水泥、速凝劑品牌型號及出廠日期不符合規定的拒絕使用。

(3)保證機具完好,作好試噴工作。機修人員提前把過去所用鼓輪式噴射機修理好,作為備用,新購置HPH-6型砼噴射機作為主用設備。

(4)噴射砼之前,對受噴地段的浮石處理干凈,用高壓水沖洗工作面,技術人員和安全員檢查認為“可進行下步作業”后,方可進行施工,以解決作業點安全及“掛不住”與噴層易出現的滴落現象。

(5)嚴格控制拌合料質量。按水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2的重量配比配料,混合前石子用水沖洗干凈。事先明確各種材料計量方法和數量,技術人員隨時監督班組配料,發現不合規定者,立即指出令其改正。782型速凝劑按水泥用量的5%～6.5%摻加,混合料進入JW-375渦漿強制攪拌機的攪拌時間不得少于1.2min,拌好后料的濕度以“手能捏成團,松開手后能緩慢地散開,用嘴吹無灰飛起”為準。

(6)嚴格控制置料時間.拌合料由攪拌機下放到裝料斗車,運至作業面,再由人喂給噴射機,根據以往的經驗,規定總時間不許超過20min。

(7)根據事先制定的作業規程,要求工作面照明良好;作業人員須穿戴好必需的勞保用品;噴槍口盡量垂直于受噴面,噴槍口距工作面保持1m左右的距離;噴射時,噴頭應緩慢地、均勻的呈螺旋型軌跡,一圈壓半圈沿橫向由下而上反復運動;一次不能噴得太厚;先噴墻后噴頂,噴墻時自上而下,噴頂時先拱腳后拱頂;兩人輪換作業,并時刻注意水、料的配合情況;及時維修噴射機,調整好輪與瓦間的空隙,嚴格控制風壓,減少返風和排風時產生的粉塵;避免發生堵管現象,一旦出現堵管,要立即清理;噴射后,連續養護7～10d。

(8)加強通風防塵。用局扇加強作業面通風,并保證工作人員站在上風頭。

(9)加強監督檢查,保證噴射質量。噴射質量的重要指標-噴射厚度,規定為100mm。據對以前噴漿支護的觀察,掉塊部位的厚度只有幾毫米,最厚也不超過20mm。本次支護對噴射厚度嚴格要求,采用置鐵釘的辦法,每隔2～3m釘置一顆100～130mm釘子,這樣便于作業人員掌握每遍的噴射厚度,也利于技術人員檢查。一般噴兩遍即可達到要求厚度,部分地段再補噴一遍,極易達到厚度標準。

(10)噴射砼與錨桿的聯合應用,即噴錨支護。左大巷中部約70m巷道,頂部冒落嚴重,塌高達5～6 m,難以維護,經研究增加錨桿支護。為加快施工進度,保證安全,要求三班連續作業。先噴50mm厚的砼,垂直巖面按1m×1m網度間隔布置錨桿孔位,安裝鋼筋砂漿錨桿(Φ16mm螺紋,1.5～1.6m長),共安裝錨桿350根。安裝好后再噴50mm厚的砼。

(11)處理好噴射作業與永久性風水管線架設的矛盾。架設專業的準備工作基本在坑外完成,利用噴射作業班交接班間隙突出架設;剛架好的管線,用廢舊衣服、牛皮紙袋等包好;對少量被污染的管線,抓緊時間清理,需補刷紅丹漆或瀝青漆的,立即補上。這樣“噴”、“架”交叉作業,互不影響。

(12)做好回彈料利用。以前噴過的巷道多有“馬蹄形”及巷道底板偏高,一方面因噴前墻基開挖、清理不到位;另一方面是噴后回彈料清理不徹底。本次施工,對回彈料清理提出嚴格要求,除個別地方底板低凹,可適量用回彈料墊底外,其它地段必須清理干凈,清運到坑外的回彈料隨即制成砼預制塊,供以后砌筑使用。

3 降低回彈率及粉塵濃度的對比性試驗

3.1 粗骨料粒徑的選取及工作風壓的降低

細骨料采用堅硬的中砂,其粒徑為0.35～0.50 mm,含泥量不超過3%;粗骨料石子的粒徑大小直接影響工作風壓的變化和回彈率的大小。為降低噴射回彈率及粉塵濃度,曾作了多次試驗,數據見表1。

表1 粗骨料粒徑影響的試驗結果

從表1可以看出,粗骨料最大粒徑越大,回彈率也越大,對施工不利,故選取粗骨料最大粒徑為10 mm,一般控制在5～10mm。試驗還發現,噴距在1 m左右的情況下,工作風壓小于0.12MPa時,易發生堵機堵管現象,大于0.14MPa時粉塵明顯增高。而施工人員怕發生堵機堵管現象,風壓一般調得較高,為解決堵機堵管和粉塵濃度偏高的矛盾,將工作風壓控制在0.12～0.14MPa。

3.2 速凝劑的添加與綜合降塵措施

盡管經過試驗確定了合適的石子粒徑和工作風壓,但回彈率有時還是大于允許指標,粉塵濃度在10～20mg/m3,為進一步降低回彈率和粉塵濃度,仍通過試驗尋找規律,確定速凝劑的合適添加量。

其它條件相同,而速凝劑用量不同的多次試驗發現,隨著速凝劑用量的增加,回彈率明顯降低。但是隨著速凝劑用量的增加,砼的強度也降低,故在滿足施工要求的前提下,應盡量減少速凝劑的用量。通過試驗選用782型速凝劑用量為水泥用量的5.5%。這樣,既達到了控制回彈指標的目的,粉塵濃度也明顯降低,有時可以達到6mg/m3以內。

4 應用效果

(1)支護速度快,巷道斷面利用率高。與以前巖石破碎、頂部塌落高地段曾采用砼砌碹相比,節省了木支撐、木碹胎、部分砼及鋼材,及上部填充的大量石料,也節約了大量人工費;與曾采用的數層木棚架支護相比,節省大量木材、人工費及日常維護費用,且支護無明顯變形,巷道斷面及其利用率明顯提高。

(2)噴射砼技術的應用日漸成熟。從能簡單的噴射施工,到骨料粒徑、質量及速凝劑品牌、添加量的確定,拌和料存置時間,工作風壓的控制,作業方法等方面有了明確的規定,能較有效地降低回彈率和粉塵濃度,保證噴層厚度,提高支護質量,作業環境有所改善。

(3)取得了好的經濟效益。由于施工組織嚴密,要求嚴格,質量提高,效果明顯。回彈率有時可達到:幫10%,頂15%。按過去的厚度和回彈率計算,僅水泥用量就節約39～41t,整個工程可節約5～6萬元。

[1]何滿朝,袁和生.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京:科學出版社,2004.

[2]常煥生,張柏山,范建章.水利水電工程錨噴支護施工[M].北京:水利水電出版社,2006.

[3]徐干成,白洪才,鄭穎人,等.地下工程支護結構[M].北京:中國水利水電出版社,2002.

[4]侯 斌,劉永立.噴錨支護的特點及應用[J].煤炭技術,2008,(6):54～55.

[5]崔 巔.軟巖巷道支護理論研究與發展[J].黑龍江科技信息,2008,(19):59.

2009-12-13)

趙衛東(1960-),男,陜西西安人,工程師,從事礦山技術管理及設計工作,Email:zhaogujin@126.com。