光面爆破與錨噴支護在斷層破碎帶巷道施工中的應用

曲慶峰，張志遠

(1.黑龍江省煤礦設計院， 黑龍江哈爾濱 150001;2.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)

光面爆破與錨噴支護在斷層破碎帶巷道施工中的應用

曲慶峰1，張志遠2

(1.黑龍江省煤礦設計院， 黑龍江哈爾濱 150001;2.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)

結合雙陽煤礦的生產實際，介紹了光面爆破、錨噴支護在斷層破碎帶地段巷道施工中的應用，敘述光爆、錨噴支護的施工方法及要求。

光面爆破;錨噴支護;斷層;破碎帶

雙陽煤礦在二段主皮帶井改造工程施工中，通過采用光面爆破和錨噴支護先后穿過了數條落差比較大的斷層，在所施工的工程中有平巷，也有下山，現在巷道已經投入使用，至今支護狀況良好。

1 地質概述

煤層底板巖層依次為頁巖，砂巖，砂巖和頁巖互層，層節理較為發育，所掘巷道周圍多為承壓煤柱及采空區，巖性為粉粗砂巖和砂質頁巖互層，泥質砂頁巖和巖質泥巖，泥巖和泥質黑頁巖，斷層處巖層遇水常潮解膨脹，爆破后極易片冒，給施工和維護帶來很大困難。

2 施工方法

斷層破碎帶地段井巷的掘進斷面一般為8～15 m2，多工序平行作業:二掘一噴、一掘一噴、邊掘邊噴及淺眼小循環，由于構造變化較大，循環進度控制在0.8～1.0 m;工序為光爆初噴、錨桿超前護頂、永久錨桿、掛金屬網，復噴至設計厚度。當施工斷面大至15 m2時，采用臺階施工法，上部光爆錨噴，下部錨噴，達到一次成巷。

2.1 光面爆破

光面爆破根據現場實際情況分3種方法施工。根據圍巖性質和構造變化，合理的制定光爆圖表，如表1所示。

表1 爆破說明

(1)預留光面層。在圍巖穩定性較差的巖層中光爆，采用淺打眼，較近的周邊眼距，增加空心眼數量，間隔裝藥，多次起爆的控制爆破方法。

(2)縮小周邊眼位。在圍巖不穩定的巖層中，如圍巖為泥巖，炭質頁巖時，采用中心掏槽，縮小周邊眼距，確保巷道成型，眼距巷道輪廓線600～800 mm。炮眼布置如圖1所示。

圖1 炮眼布置

(3)底部掏槽。在斷層破碎構造復雜層、節理紊亂的地質條件下，采用底部掏槽爆破，人工造型刷邊到設計輪廓線，底部掏槽眼距底板約1 m為宜。斷層帶中各種巖性的光爆參數如表2所示。

2.2 錨噴支護

針對斷層破碎帶開挖后圍巖壓力大、強度低、松動早、來壓快、易脫落的問題，研究圍巖應力重新分布規律，采取相應的保護措施，選用下述幾種支護形式。

(1)錨桿—混凝土聯合支護。在圍巖不穩定區段，層、節理裂隙雖然發育，但并不松散，尤其光爆后頂幫未立即成塊脫落時，立即迎頭噴射20～30 mm厚的砂漿封閉，作為臨時支護。初噴時速凝劑量為水泥重量的3%～4%，再打永久錨桿掛網，復噴混凝土至設計厚度，錨桿為2.2 m×Φ18 mm預應力錨桿，間排距為600 mm×600 mm，混凝土配合比1∶2∶1.5，噴厚為70～100 mm。

(2)錨桿—鋼帶—金屬網—混凝土聯合支護。在圍巖易變形脫落時，為了防止圍巖的變形和松動，須在圍巖松動前盡早支護，緊跟迎頭以提供支護抗力，人工造型刷邊后立即噴護頂漿10～20 mm厚(砂漿比1∶2)，速凝劑用量為4%～5%，再上鋼帶打永久錨桿掛網。預應力錨桿2.2 m×Φ18 mm，間排距為600 mm×500 mm;鋼帶規格為長×寬×厚=巷道的寬度×250 mm×3 mm;金屬網規格為100×80 mm;混凝土噴厚為100 mm。

(3)錨索和U型鋼梁聯合支護。錨桿的組合作用形成組合拱，由于拱內的巖體裂隙發育破壞嚴重，巖體的強度相對降低，致使拱的強度降低，故對于破碎區，大松動圈巷道，單一支護達不到理想效果。錨噴支護能控制圍巖不進入有害的松動狀態，調節圍巖變形至適當位置，當通過斷層破碎帶約1～2個月時間，觀察發現第一次支護后，圍巖雖然大部分趨于穩定，但是支護強度不足，局部有小塊片落及膨脹鼓裂，裂縫長3～4 m，寬1～2 mm，且伴有泥質暴露。在處理好膨脹鼓裂現象的同時，在斷層破碎帶處用錨索－U型鋼－復噴混凝土聯合支護增強抗力，阻止圍巖繼續變形和位移。其中，錨索長8 m，間排距1.0 m×2.0 m，噴射混凝土厚100 mm。

3 施工要求

針對圍巖變形較快的特點，在斷層帶中進行錨噴時，可分兩次支護，要根據圍巖自穩時間確定支護的施工順序和時間。若圍巖的自穩時間較長，則先錨后噴;若自穩時間較短，圍巖甚至冒落而難以控制，應打超前護頂錨桿。經過觀察:第一次支護后，不但限制了圍巖變形的速度，而且允許圍巖產生適當的位移和變形，以此來釋放壓力，所以即使局部出現輕微開裂、小塊片落也無妨。圍巖變形基本趨向穩定之后，上錨索加大噴厚，施行二次支護，增大錨固拱的厚度，加強支承拱的作用，以保證支護的安全。

4 結語

在充分吸收礦區建設實踐經驗和深入分析施工方法的基礎上，針對雙陽礦的斷層多、巖層軟、地質條件復雜的特點，逐步形成了一套適合本礦區復雜地質條件的井巷施工和支護方法，使礦井建設工期大幅度縮短，對類似礦井支護具有一定的借鑒意義。

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2010－12－16)

曲慶峰(1971－)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事礦井設計研究工作。