松軟巖層中光爆錨噴支護的應用研究

張志遠

(黑龍江龍煤集團雙鴨山分公司雙陽煤礦， 黑龍江雙鴨山市 155137)

松軟巖層中光爆錨噴支護的應用研究

張志遠

(黑龍江龍煤集團雙鴨山分公司雙陽煤礦， 黑龍江雙鴨山市 155137)

通過對松軟巖層中光爆錨噴支護作用機理的分析，提出采用光爆錨噴支護技術對軟巖巷道進行支護，控制了巷道的變形和底膨，解決了巷道支護的難題。

松軟巖層;光爆錨噴;巷道支護

光面爆破的巷道穩定性和不規則的普通炮掘有著明顯的區別，在松軟巖層中實施光面爆破能夠積極保護圍巖的強度和整體性，提高圍巖的穩定性。雙陽煤礦的實踐證明，軟巖中光爆，二圈眼也要輪尺定位并預留光面層，以提高光面爆破的效果。

1 斷面形狀的選擇

為抵抗圍巖的變形壓力，發揮圍巖承載作用和錨噴支護的抗壓能力，雙陽礦開挖巷道實踐表明，由于側壓較大，直墻半圓拱、直墻和噴層將受到彎曲作用，在拉應力作用下墻部首先移動，而后起拱線和肩窩部位受剪切破壞后導致拱頂開裂，因此松軟巖層特別是側壓大、底鼓嚴重的巷道，斷面形狀應采用圓形、橢圓形及馬蹄形斷面為好。

2 錨噴支護參數

松軟巖層錨噴支護應以錨為主，以噴為輔，而且要求做到先臨噴(封閉)后錨(加固)后復噴，并錨噴緊跟迎頭的作業方式，將錨噴結合成一支護整體。

(1)在松軟巖體中，不但圍巖對支架產生較大的變形壓力，且當巷道高度大于寬度時，往往兩幫的變形壓力表現的更突出。因此，錨桿不僅要錨護頂板，更不可忽視兩幫及基腳。在軟弱圍巖中，為了提高錨桿的錨固力，只靠端頭錨固是不夠的，應配注砂漿，注滿注實，提高圍巖的自身強度，以有效的控制松散區的擴散。從雙陽礦實踐來看，錨桿長度應取1.8～2.2 m 為宜，一般巷道斷面差異不大，可近似取巷寬的1/2。在特殊工程條件和大峒室交岔點，應適當加長錨桿(3.0～5.0 m)，其間排距應盡量縮小，一般為500～700 cm。錨桿的角度在軟巖中尤為重要，不僅從巖面上能保證與巖石盡量垂直，且錨桿安裝在巖體里的角度也要一樣垂直，解決上述幾個問題錨桿才能更有效的發揮作用。

(2)根據變形壓力與支護剛度間的關系，為使軟弱巖體中的錨噴支護具有一定柔性，噴混凝土應分次進行，不宜一次噴夠全厚。第一次初噴30～50 mm，使噴上的混凝土薄殼結構具有一定的柔性，以適應圍巖一定位移;第二次噴射經驗為間隔10～15 d，其厚度均為100～150 mm，松軟膨脹，構造帶巖體不宜噴素混凝土，應采用盤網與噴混凝土錨索聯合支護。

3 錨噴支護

由于松軟膨脹性巖層具有吸水膨脹、風化、松解、降低強度等特點，因此在施工中如何保持巖面的自然含水率和自然強度是很重要的，最有效的辦法是巷道掘進后立即支護。

松軟圍巖巖體的內聚力很小，巷道允許短時間臨空的長度是極其有限的。從掘進到臨時支架，到拆除、立模、扎筋、澆灌，再到壁后充填需幾天才能完成，巖石揭露受風化、潮解等因素影響，常因支護遲緩影響而發生巖石松動或塌落，而掘進后立即進行錨噴支護能抑制圍巖的松動變形，改變圍巖的應力狀態。這可以從摩爾圓理論來說明，噴混凝土封閉圍巖，充填裂隙與圍巖緊密結合，在圍巖應力還末重新分布的條件下，即提高了巖體的黏聚力與內摩擦角，使全路線上移同時噴混凝土對圍巖產生徑向抗力，且在錨桿作用下逐漸增大，使摩爾圓右移，這就保證了圍巖的穩定，也是優于其它支護的特點。

徑向抗力的增大充分體現了錨噴支護提高圍巖的自承能力，無數工程實踐證明了錨噴支護的及時性是很重要的。雙陽風井相鄰平行兩巷施工，一條巷道錨噴及時，支護巷道良好，掘進速度快，而另一條巷道只錨拱頂部分錨桿，兩肩以下只噴薄層混凝土，時間拖長，造成兩側來壓、疏動、幫部脫落、頂板下沉以至冒落，冒落高達5 m造成很大損失。

4 底板支護

松軟圍巖具有很大的膨脹變形作用，盡管采取了不同參數不同形式的聯合支護，但如果對底板不加任何約束，任其自由膨脹，同樣會引起錨噴支護的嚴重問題。從雙陽三采區車場過F5斷層一段，采用了長短錨桿、噴、錨、網聯合支護，噴層厚度達150～200 mm。當時檢查和觀測這巷道是合標準的，但由于未對底板做任何處理，臨時水溝水排不出去，故2月后顯現底鼓、兩幫位移，最大達150～300 mm，由底向上噴層開裂日益加劇，局部脫落，教訓很深刻。

由此可見，對于具有明顯底鼓膨脹性的巖體必須采取封閉結構，處理底鼓方法要與錨噴支護結構結合起來，一是澆注鋼筋混凝土底拱，但此鋼筋必須與墻部鋼筋聯結成一整體;二是打地錨，噴10～20 mm混凝土封閉。

松軟巖層錨噴支護除底板要及時處理外，也要及時排出工作面積水。

5 結語

在施工過程和施工后，采用不同的儀器、元件對圍巖支護結構的狀況進行觀測和檢查是非常重要的，內容包括巷道位移、圍巖對各種支護的壓力顯現，噴層受力、應變，錨桿受力等，從而掌握松軟巖層在不同地質和生產技術條件下，巷道礦山壓力顯現的基本規律，根據這些規律，選定巷道位置和合理的支護形式，以減少設計和施工的盲目性。

[1] 柏建彪，王襄禹，賈明魁，等.深部軟巖巷道支護原理及應用[J].巖土工程學報，2008，30(5):632 －635.

[2] 李永友，李樹清.深部軟巖巷道錨注聯合支護圍巖承載機理分析[J].湖南科技大學學報，2008，23(1):10 －14.

[3] 許松超，于泰鵬.煤礦巖巷錨噴支護技術改進[J].中州煤炭，2010，(1).

[4] 徐永圻.煤礦采礦學[M].徐州:中國礦業大學出版社，2003.

[5] 鄭永學.礦山巖體力學[M].北京:冶金工業出版社，1998.

[6] 馬安禧，于綬章，周康年，等.材料力學[M].北京:高等教育出版社，1997.

[7] 張 農.巷道滯后注漿圍巖控制理論與實踐[M].徐州:中國礦業大學出版社，2004.

2010－12－16)

張志遠(1975－)，男，黑龍江雙鴨山人，工程師，一直從事采礦工程技術工作。