光爆錨噴支護技術的實踐應用研究

劉修文

（霍州煤電集團公司辛置煤礦，山西 霍州 031432）

1 工程概況

霍州煤電集團辛置煤礦設計生產能力為120萬t/a，2012年煤礦實際產煤128.7萬t。礦井地質儲量9951萬t，可采儲量6421萬t，當前共有2#、3#、4#、5#、7#共5個煤層。2012年之前該礦主要巷道布置在5#底板巖層中，巖巷支護主要采用砌碹、錨噴、砼支架支護，從實踐情況來看存在單進低、支護效果差、支護成本高等問題，從而制約了生產的發展。

從2013年起，辛置煤礦井下巖巷掘進采用光面爆破、錨噴支護技術。

2 光爆錨噴參數選擇方式

2.1 爆破參數的選擇

（1）對于巖石較軟或節理裂隙發育的情況，選擇周邊眼眼深2.0m，周邊眼距離300mm，光爆層厚度0.80m，炮眼密集系數M=0.80。

（2）周邊眼兩眼之間加大空眼，空眼角度與周邊眼一致，保證光面的成形。

（3）二圈輔助眼間距選定為0.40m。

（4）掏槽眼的炸藥充填系數（充填炸藥藥卷的總長度與炮眼的深度之比）為0.5～0.7，輔助眼的炸藥充填系數為0.3～0.5，二圈眼的炸藥充填系數為0.06～0.12。當巖石較硬，巖層較厚，節理裂隙不太發育的情況下，可取大值，反之取小值。裝藥結構除了考慮有利于爆破以外，還應考慮在施工中瓦斯的涌出量。一般在無瓦斯或瓦斯涌出量很低（0.5%以下）時，采用反向裝藥為宜，反之應采用正向裝藥。根據該煤礦的情況，確定每孔裝藥量0.30kg，正向裝藥結構，一次起爆的爆破方法。

（5）起爆順序，周邊眼最后起爆。

2.2 炮眼布置圖

炮眼布置情況如圖1所示。

2.3 支護參數的選擇方式

按下列經驗公式確定錨噴參數：

（1）錨桿總長度：

L=N（l.l+W/10），L＞2S

式中：

W-巷道跨度，m；

N-圍巖穩定性影響系數，取N=1.1；

S-圍巖巖體的節理間距，m。

錨桿長度選擇上述L值中較大數值。

圖1 炮眼布置圖（三面投影）

（2）錨桿的間距：D≤0.5L，D＜3

錨桿間距D≤0.5L時，能形成加固的均勻壓縮帶厚度，發揮其整體穩定性。圍巖的裂隙間距S是決定錨桿間距的重要因素。當巖塊相互咬合時，按小于平均裂隙間距的3倍布置錨桿，才會是安全的。最大的錨桿間距不應該超過1.5m，井巷工程中，錨桿的正常間距不應該超過0.8～1.0m。

（3）錨桿直徑：

d=1/110L

式中：

d-金屬錨桿的直徑。

（4）噴射砼最小厚度：

h≥3d

式中：

d-噴射砼或砂漿最大骨料的料徑，cm。

（5）在錨桿支護基礎上鋪設鐵絲網，鐵絲網用6mm鐵絲拉成10#圓絲大小焊拉而成，鐵絲200網規格長×寬= 1800×900mm，網格100×100mm。網與網搭拉用圓絲捆扎，搭拉長度100mm，搭拉處每隔一網孔用鐵絲連接，將錨桿、混凝土聯成一個有機的整體，充分利用混凝土的抗壓作用、鐵絲網的抗拉作用，提高其支護強度，減少巷道變形量。

2.4 光爆施工方法

針對辛置煤礦的現場實際情況，制定了嚴格的現場施工方法來完成光面爆破。主要內容有：（1）根據巷道中、腰線，找出拱基線圓心點，然后根據爆破圖表、巷道斷面尺寸畫出巷道輪廓線，并標出炮眼圈距、打眼位置。（2）打眼操作施工必須做到“準、平、直、齊”四點要求。（3）及時清理干凈各眼內的巖粉和積水。（4）控制周邊眼裝藥量小于0.15kg/孔，按操作流程將炮眼封滿填實。（5）起爆后，檢查處理工作面安全及拒爆、殘爆，進行清幫清頂及臨時支護，然后根據斷面設計尺寸檢查巷道成型，發現欠挖及時用手鎬進行處理。

3 施工實踐應用

根據煤礦巷道圍巖工況，選擇采用“二掘二錨一噴”的循環作業方式，做好相應的技術和管理措施，有效地解決了因錨噴循環方式造成圍巖裸露時間長、范圍大、頂板冒落片幫的安全問題。

（1）施工組織：巖巷掘進工作面迎頭采用3臺ZY -24型氣腿鑿巖機打眼，Φ43mm柱齒鉆頭，Φ22mm、長2.2m中空六角鋼鉆桿，光面破爆，扒斗機裝渣，人工推車，絞車提升。采用機械推進器把錨桿推進托板緊貼巖壁。小班一循環，循環進度2.0m，日進度2.0×2=4.0m。

（2）勞動組織形式：巖巷掘進作業中的各技術工種，必須密切進行配合，組織好正規循環作業。技術工種必須持證上崗，并進行相應的崗前培訓。

（3）指定人員負責對光爆錨噴的分部工程（周邊眼布置、周邊眼眼痕率、掛網、錨桿安裝、初噴和復噴等單項工程）的檢查驗收。噴射砼前，必須由負責分部工程檢查人員對掛網、錨桿安裝情況進行詳細的檢查，經確認達到要求后才能進行復噴工序。

（4）嚴格工程質量管理，積極推行正規循環作業。對于松軟破碎巖層，必須采用加金屬骨架或鋼絲繩骨架和壁后注漿措施，保證足夠的支護強度，減少巷道變形。

4 效益分析

（1）辛置煤礦從2013年起在巖巷施工中全部采用光爆錨噴支護技術，巖巷掘進施工總長度30000m，巷道支護效果理想。巖巷掘進效率提高，從2013年后單進由以往的55m/月提高到125m/月，單進最高達到185m/月。掘進工效由2012年的0.11m/工左右提高到了0.23m/工。

（2）光爆錨噴支護比以往砌碹巷每米減少排矸3m3，2013年～2015年的3年中累計減少排矸量13.5萬m3，減少排放矸石運輸費用235萬元左右，減少矸石堆放占地面積4821m2，減少矸石堆放征地費用80萬元，少耗石材6.3萬m3。