復雜地質條件下巷道掘進支護技術工藝應用實踐

葉 超

（江西銅業股份有限公司武山銅礦，江西 九江 332204）

金屬礦山井下巷道掘進會遇到各種復雜的地質條件，如溶洞、破碎帶、蝕變巖石帶等，該類區域巖石松軟、易冒頂片幫、淋水較大，嚴重影響掘進效率并危害井下安全生產。針對該類復雜地質條件下巷道掘進施工，武山銅礦通過不斷摸索和改進，制定了適合該巖石條件下的光面爆破技術，并制定了相應的支護措施[1]。

1 地質概況

武山銅礦隸屬于江西銅業股份有限公司，地處江西瑞昌市。礦區有南北兩個礦帶組成，其礦床賦存條件差異較大，南北礦帶的地質賦存條件均屬于復雜類型[2]。其中北礦帶無軌運輸巷道地質巖性為大理巖化白云質灰和白色大理巖，工程地質類型為堅固性巖組，f=8～10，穩固性較好，但是在施工過程中穿越蝕變大理巖、沙巖、高嶺土構造帶，施工期間多次發生冒頂、溜幫事故，嚴重影響安全生產。

2 光爆方式

2.1 光爆條件概述

掘進設計掘進斷面均為3.4×3m（寬×高），采用鑿巖臺車鉆孔，中間空孔直徑為150mm，其它炮孔直徑為48mm，炸藥采用直徑32mm2#巖石乳化炸藥，單卷藥卷300g。起爆網路為簇聯起爆網路，塑料導爆管雷管起爆，發爆元件為MFB-200型發爆器[3]。

2.2 光爆設計

光爆設計的炮孔布置圖如圖1、圖2所示，炮孔總數35個，分為8個段別依次起爆，周邊眼采用多打眼少裝藥的布置方式，周邊孔孔距300mm～400mm，炸藥結構采取間隔裝藥或不裝藥，周邊眼與輔助眼的孔距不小于500mm。光爆實施技術參數如表1所示。

圖1 掘進面炮孔布置圖（單位：mm）

圖2 裝藥結構圖（單位：mm）

表1 光爆技術實施參數表

2.3 光爆安全注意事項

起爆與警戒前應進行爆破告示，并設立警示標志。在警戒范圍300m以內，除對施工便道設卡外，爆前應對警戒范圍內的周圍人員設施、施工現場進行清場。

爆破飛石控制。依據飛石飛散距離，采取以下技術措施：①爆破時據掌子面100m設置臨時阻波檔石排擋；②合理布孔，確保各段炮孔的抵抗線均勻；③加強填塞質量，嚴格控制單耗；④嚴格按要求警戒，確保所有人員及設備撤至安全距離以外。

3 支護方式

3.1 常規錨網支護方式

針對巖石松軟、易冒頂片幫，但是無淋水區域。可直接采取錨桿掛網噴漿支護的方式，錨桿長度1700mm，網片尺寸2m×1.8m，網孔20cm×30cm。需要在巷道爆破后及時施工，以免出現大面積揭露導致的大面積冒頂事故，噴漿厚度不得小于10cm。該支護方式工藝成熟、操作簡單，對于軟巖巷道的支護效果明顯，能夠有效避免圍巖風化導致的冒頂事故[4]。

3.2 混凝土砌碹支護方式

針對圍巖松軟、淋水區域。巷道含水性軟弱巖層揭露后存在水浸問題，巖石粉化速度快的特點，采取常規錨網支護方式雖然初期能夠通過錨網兜住巖石，但是無法實施有效的噴漿封閉，導致巖石在水浸作用下不斷粉化，導致錨網的脫落，支護措施的徹底失效[5]。該類圍巖多采取鋼筋混凝土碹砌支護方式，如圖3所示，混凝土碹砌厚度不小于30cm，并在中間安設φ10mm螺紋鋼筋進行加固。對于松散巖石，為防止底板發生底鼓問題，多采取巷道鋼筋混凝土整體碹砌方式，對底板與巷道同時進行鋼筋混凝土碹砌。

圖3 鋼筋混凝土碹砌支護方式示意圖

3.3 超前支護與鋼筋混凝土永久支護聯合支護方式

針對圍巖極其松軟，極易發生冒頂且有淋水區域。該類區域揭露面積稍大就會發生冒頂，且冒頂后無法進行合理有效的支護方式，采取超前預支護方式，采用長度為3m的φ32螺紋鋼（或1寸鋼管），預先把螺紋鋼一端加工成契固式錨桿并安裝契片，打入預施工的周邊孔，通過契固式錨桿+契片實現孔內固定牢固[6]。

預施工周邊孔需滿足孔口位于巷道周邊輪廓線位置，與巷道掘進方向呈15°角，孔深3m，孔底便宜巷道輪廓線40cm左右。螺紋鋼或鋼管間距10cm。安設預支護錨桿的巷道單次掘進米數不得超過2m，并采取掘進一遍炮、砌碹一遍炮的循環模式。

4 結語

金屬礦山開采過程中，由于巖石的蝕變作用明顯，巷道掘進施工常常會穿越復雜地質條件（如松軟巖石、片幫片幫區域、淋水較大區域），武山銅礦通過對復雜地質條件巷道的掘進技術不斷探索，制定了適用于復雜地質條件下的巷道的光爆方案和支護方案[7]。應用效果表明：

（1）復雜地質條件下的巷道掘進，采用光面爆破掘進技術至關重要。該方式雖然巷道輪廓半孔效果較差，但是光面爆破技術的應用有效降低了爆破振動對周邊圍巖的破壞作用，保障了圍巖的整體穩固性，為巷道有效支護方式的實施打下基礎并贏得時間。

（2）針對巖石松軟、易冒頂片幫，但是無淋水區域，采取常規錨網支護方式即可滿足支護要求；針對圍巖松軟、淋水區域，多采用鋼筋混凝土碹砌支護；對于針對圍巖松軟、淋水區域，采取超前支護與鋼筋混凝土永久支護聯合支護方式能夠有效巷道的永久支護效果。