淺談巷道施工中光爆錨噴支護技術的應用

孫鴻

一、前言

光爆錨噴與普通爆破法及傳統的砌碹支護、支架支護相比，具有快速高效、經濟、安全、勞動強度低、適應條件廣等優點。錨噴支護技術在煤礦井巷工程中應用已有近50多年的歷史，經過不斷的探索、實踐和發展，錨噴支護已被廣泛采用并在理論和施工中形成了比較完善的系統。錨噴支護做為一種支護形式，在采礦、水利、隧道等地下工程得到廣泛的應用，有些礦井錨噴支護的巷道占巷道總量的80％～90％，稱為錨噴化礦井。

二、合理選擇光面爆破參數

合理選擇爆破參數，使爆破后的井巷斷面輪廓符合設計尺寸要求，在周邊輪廓線上盡可能留下炮眼痕跡，保持圍巖的自身強度，是光爆錨噴的基本要求。我們從實踐中認識到提高光爆效果，主要是靠合理選擇光爆參數。

光面爆破時，涉及的參數很多，最主要的參數有炸藥及裝藥結構，不偶合系數，炮孔間距，最小抵抗線，炮孔深度等等。這些參數可直接影響光爆質量，它們是光面爆破最基本的也是最關鍵的因素。因此，合理正確的選擇和確定這些參數至關重要。

1、炸藥及裝藥結構

光爆所要求的炸藥應是爆速低、猛度低、密度低、爆炸穩定性高的低級或低中級炸藥。目前我國光爆施工中，主要使用硝銨類炸藥、膠質類炸藥以及專門的光爆專用炸藥等，這些炸藥都符合上述低爆速、低猛度、低密度的要求。裝藥結構，常采用不偶合裝藥，改變裝藥結構。采用細長管裝藥、小管裝藥、空氣間隔裝藥以及普通藥卷常規裝藥，來實現光面爆破。孔口常用炮泥堵塞或不堵塞而反向裝藥。

2、不偶合系數

構成不偶合裝藥的途徑：一是不改變現有普通硝銨類炸藥藥卷直徑而加大炮孔直徑。二是改變現有的藥卷直徑為小直徑藥卷或采用光爆專用炸藥。實踐證明，在一般光爆施工中，不偶合系數選用1.5—2.0光爆效果最好。

3、炮孔間距E、最小抵抗線W

實踐證明：一般軟弱巖體、中等堅硬的巖體和比較堅硬的巖體，孔距要小于或等于抵抗線厚度，這樣，使相鄰兩眼孔產生的應力波相遇之后，才能在達到抵抗線邊緣之前，貫通孔距。

通常在施工中，孔距E值可選在300—650 mm左右。當巖石較軟弱、節理裂隙較發育或巷道跨度較小時，E值可適當減少為300-400mm；中硬或中硬以上的巖石，E值可選在400－500㎜，巖石堅硬完整時，可選在450—650mm。另外有人建議，把孔距E確定為炮孔直徑的8－15倍。

抵抗線厚度W值的選擇通常300－700mm，當巖石較松軟時，W值可選在400－700mm；中等硬度時，W值可選在350—600㎜；堅硬完整時W可選在300—500mm?？拙郋和抵抗線W的比值稱為密集系數，用符號M表示，一般取M值在0.6－1.2之間。堅硬完整和比較堅硬的巖體，密集系數值取0.8－1．2；巖石特別堅硬時，M值最大可取到l.5；中硬及中硬以下的巖體中，密集系數取0.6—1.0。在施工中，根據巖石的變化，巷道斷面的大小，及時的將E和W調整到最有利于光爆的程度，或者說調整到最有利于提高光爆質量的程度。

4、炮孔深度

一般情況下不提倡眼孔深度少于1．2m。當炮孔深度不足1.8m時為淺孔爆破；當炮孔深度在1．8—2．5m時為中深孔爆破，孔深超過2．5m時為深孔爆破。

三、錨噴支護技術

1、巖巷中的錨噴支護方法

在巖層節理發育、松軟破碎的巖巷中，主要采用錨網噴支護。因軟巖巷道圍巖變形較為明顯，剛性的混凝土噴層不適應變形大的要求，用鋼筋網給以加固來提高混凝土的整體性，使混凝土應力均勻分布，增加噴層的抗拉、抗剪強度．防止噴層開裂；金屬網鋼筋直徑一般選用Φ6.5mm，設計網格一般為100×100㎜或150×150㎜，節點全部焊接。金屬網片的規格，為設計錨桿排間距的2倍加網片搭接長度，以保證按錨桿的間排距設計位置正好把網邊及網固定牢。進行支護的方法是放炮后立即除掉頂板浮石，在巷道頂部噴一層30～50㎜厚的混凝土，接著打錨桿眼，鋪設金屬網，安裝錨桿。金屬網的接茬處必須打一排錨桿，以保證網的鋪設質量。錨桿的托板要壓緊網片，并壓緊至巖面，掛網后進行第二次噴射混凝土，達到設計規定的厚度。

2、保征噴層質量及降低粉塵回彈的措施

為保證噴層質量．我們對噴射混凝土的水泥標號、水質，砂子、石子等噴漿材料都有嚴格規定，并要求砂子、石子用水沖洗干凈，嚴格控制噴漿材料的配合比、水灰比及添加劑摻量，初噴及復噴前都要吹洗巖面粉塵，并保證噴層厚度，噴后派人對噴面進行定時灑水養護。

3、錨噴支護質量的檢測

錨噴支護質量主要檢測項目為：錨桿數量、角度、錨固深度、間排距、錨固力、噴射混凝土的厚度與強度等。檢查的方法是：錨桿錨固力是在未被噴射混凝土覆蓋前，采用錨桿拉力計進行檢測；錨桿間、排距的檢測是在未被噴射混凝土覆蓋前，在工作面用量尺直接量測；錨桿角度采用量尺檢測錨桿與圍巖表向的垂直度；噴層厚度采用打深度孔量尺直接量測；混凝土的強度采用點荷載法檢測，計算出混凝土的強度。

四、幾點誤區

1、噴射混凝土層過厚

巷道施工時，在圍巖穩定性較差的條件下，加大噴層厚度是正確的，但這個厚度的增加是有限的。有不少礦井在巷道穿過破碎地帶時把噴層厚度過于加大，甚至超過250㎜?！皣娚浠炷翆釉胶?，其支護作用越好”的觀點是錯誤的。

2、在施工中以一次噴全厚代替兩次噴射

噴射混凝土厚度在50～100㎜以上時應該分兩次噴射，即在圍巖開挖后初噴20～50㎜，以后在圍巖基本穩定后進行二次噴射達到設計厚度。不少礦井為了減輕勞動強度，加快掘進速度，把分兩次噴射的混凝土并成一次完成?！凹热粐妼雍穸纫粯?，支護效果就差不多”。這種觀點或做法也是錯誤的。一次噴射和分兩次噴射在支護作用原理與效果上有很大差別。

(1)噴層對圍巖的支護作用不同。混凝土噴層的柔性隨其厚度增大而減小。初噴較薄的混凝土既能及早封閉圍巖，防止進一步風化，又具有較大柔性，能隨圍巖一起變形、位移，使圍巖內部的應力得以充分釋放，大大降低二次支護的負荷。把兩次噴射并成一次完成，過早地噴上較厚的混凝土，限制了圍巖內部能量的釋放，增大了支護負荷，降低了相同支護參數下的支護效果。

(2)噴層與圍巖的致密緊貼程度不同?；炷猎诟咚賴娚溥^程中，水泥顆粒受到連續碰撞沖擊，與圍巖能致密緊貼，但其致密緊貼的程度是受末固結噴層厚度的影響的。噴層厚度增大，自重增大，尤其會降低巷道頂部的噴層致密程度；噴層厚度增大，已噴混凝土尚未固結、塑性較大，也降低了后續噴層的致密性；如果能分兩次噴射，第一層噴層已經固結后再噴，這一不利因素即會消除。

由上可知，噴層總厚度相同，分兩次噴還是并成一次完成，在噴層的致密程度、噴層強度以及對圍巖的支持作用上有很大差別，支護效果有很大差別。

3、選用不合理的支護型式與錨噴支護配合

除了錨噴支護以外，可縮性U型鋼拱型支架也是我國煤礦常用的支護形式。在圍巖破碎、地壓較大時，不少礦井把這兩種常用支護型式聯合起來，并稱之為“加強支護”。粗一看，這種聯合支護應該是很好的，因為在一般條件下單獨使用任何一種支護都有較好的效果，兩者又都允許圍巖有一定的位移。因此，想當然地認為在條件較差的地段把兩者聯合起來是不成問題的。但再細分析一下，這種預期的支護效果是達不到的，究其原因是錨噴支護與可縮性U型鋼支架不能互相配合造成的。

4、支護參數不合理

在許多礦區，不同地質條件下的巷道支護參數變化不大，甚至沒有變化，其原因是缺乏可靠的依據來調整支護參數，以至于造成大量浪費或支護不夠安全，埋下了施工隱患。

巷道支護參數的確定受許多因素的影響，如圍巖的強度與節理裂隙的發育程度、礦山壓力的大小與方向、受采掘影響的程度和時間以及巷道施工的工藝過程等等，至今仍無較為精確的確定方法，目前常用的還是工程類比法；工程類比法確定支護參數簡單易行，但不夠準確。在施工設計時，為了不擔風險，設計者往往偏于過分保守，從而造成大量浪費。

五、幾點體會

1、錨噴支護突破了傳統的支護概念，優越于傳統的支架、砌碹支護方式，通過對圍巖的及時錨固和噴射混凝土，變被動支護為主動支護，提高了圍巖強度，防止圍巖的松動和風化，充分發揮圍巖本身的支承自穩能力。把圍巖由荷載變為承載結構，使圍巖與支護材料共同作用，達到支護巷道的目的。在工藝上便于操作，降低了工人的勞動強度，在支護方式和支護費用上也明顯優于其他支護。

2、由于礦井地質條件復雜，巖體結構多變，在應用錨噴支護技術時，必須根據具體情況，具體分析，研究合理的錨噴支護結構。

3、錨噴支護必須與光面爆破相結合。光面爆破是搞好錨噴支護的關鍵之一。施工時要根據不同的巖性及時調整爆破參數，保證巷道掘進時光爆成型好。

4、錨噴支護的質量與錨噴支護材料、各道工序的質量有關。錨噴支護材料必須符合規定，各道施工工序必須按質量標準嚴格把關，并建立行之有效的管理制度，嚴格執行，以保證施工質量。