淺談巖巷掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)與快速施工方法

王方晨

摘要：地下工程開挖后，破壞了原巖的力學(xué)平衡，一方面由于圍巖應(yīng)力重新調(diào)整，使巖體自身的力學(xué)屬 性承受不了應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生塑性區(qū)或拉力區(qū)；另一方面是由于施工將引起圍巖松弛，加上地質(zhì)構(gòu) 造的影響，降低了圍巖的穩(wěn)定程度。因此，在巷道 圍巖尚未發(fā)生大變形破壞前，必須采取一定的支護(hù) 措施，改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，提高圍巖強(qiáng)度， 從而在巷道圍巖體內(nèi)形成一個(gè)完整穩(wěn)定的承載圈，與圍巖共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道穩(wěn)定的目的。

關(guān)鍵詞：巖巷快速掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)；施工管理

近年來，在利用圍巖自身能力方面，進(jìn)行了大量的探索，并取得了一些成果，如采用圍巖注漿加固、錨桿支護(hù)技術(shù)、U型鋼封閉支架等。因此，巷道的支護(hù)方式，要根據(jù)巖層的穩(wěn)定性、巷道的服務(wù)年限和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性來選擇，在一般開拓巷道施工中究竟選擇哪一種支護(hù)方式比較簡(jiǎn)單能夠快捷、有效進(jìn)行支護(hù)。深部開采礦井全國(guó)普遍推廣應(yīng)用的支護(hù)方式是打錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土混合支護(hù)。

經(jīng)過井下實(shí)地考察和研究發(fā)現(xiàn)有些開掘在堅(jiān)硬巖層中的巷道可以完全不支護(hù)，可見巷道周圍的巖層具有相當(dāng)?shù)淖猿心芰Αｅ^桿支護(hù)即是基于這個(gè)道理，通過錨入圍巖內(nèi)部的錨桿，克服巖石抗拉強(qiáng)度小的弱點(diǎn)，充分利用圍巖本身抗壓強(qiáng)度大的特點(diǎn)，在巷道周圍形成―個(gè)整體而又穩(wěn)固的巖石支撐帶，以達(dá)到維護(hù)巷道的目的，是一種積極防御性支護(hù)方法。錨桿支護(hù)的方法是，從巷道向周邊巖層內(nèi)打鉆孔，鉆孔的深度約為巷道寬度的1/3～2/3；在鉆孔內(nèi)放置錨桿，并使錨桿與巖層錨固在一起。

金屬錨桿有多種形式，最簡(jiǎn)單的一種是在桿體末端開一條縫，縫內(nèi)插進(jìn)一個(gè)楔子，錨桿插人鉆孔讓楔子頂?shù)姐@孔底部，從外面敲擊桿體，楔子將桿身末端撐大，與鉆孔底部巖層緊緊錨住，然后在鉆孔外端裝上墊板和螺帽擰緊。鋼筋沙漿錨桿，是在鉆孔中插入螺紋鋼筋或廢鋼絲繩，然后用注漿器向鉆孔內(nèi)注人水泥沙漿。這種錨桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，錨固力大，但要過一定時(shí)間才能錨固，不能立即支護(hù)巷道，也不宜在圍巖破碎處使用。樹脂錨桿是用合成樹脂來粘結(jié)錨桿與鉆孔壁，使巖層被錨固成整體。將膠狀樹脂裝在玻璃紙或塑料的密封袋中，另有催化劑單獨(dú)放在玻璃筒內(nèi)，與樹脂隔開。安裝時(shí)，將樹脂袋先放人鉆孔，然后將錨桿插入孔內(nèi)，并迅速旋轉(zhuǎn)桿體，將樹脂筒及玻璃管戳破，使樹脂和催化劑充分混合，在數(shù)分鐘內(nèi)膠結(jié)，即達(dá)到支護(hù)巷道的目的。樹脂錨桿不但安裝工作簡(jiǎn)便迅速，而且桿體與孔壁之間的錨固力大而均勻，增加了巷道周圍巖層的整體性和支護(hù)能力；缺點(diǎn)是樹脂的價(jià)格較高。對(duì)于服務(wù)年限不長(zhǎng)、礦山壓力不大的巷道，錨固后就能使用。但對(duì)服務(wù)年限較長(zhǎng)或礦山壓力較大的巷道，還要用噴漿機(jī)把速凝的水泥沙漿噴射到巷道周邊。噴漿的作用是充填圍巖的裂隙和凹穴，增加圍巖的整體性，防止圍巖風(fēng)化剝落，同時(shí)沙漿保護(hù)層本身也起一定的支護(hù)作用。

但是近年來由于深部開采壓力較大，我們的支護(hù)方式一般是在掘進(jìn)后，采用前探支護(hù)后，就直接打錨桿掛網(wǎng)噴漿。這樣若巷道放炮后巷道局部超挖，極易造成錨桿不緊貼巖面，螺母達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)緊力，雖然個(gè)別礦井采取加木墊板等措施，也無法使錨桿支護(hù)效果發(fā)揮出來，從而造成巷道局部因錨桿不起作用或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，引起巷道局部開裂片幫甚至冒落變形。另噴漿厚度過大，若一次噴成，幾乎無法保證做到，除非巷道巖性很好，且光爆成型好，大部分施工多采用分次成巷，若巷道來壓，易造成漿皮開裂，脫落，影響行人安全及巷道面貌。所以普通的錨網(wǎng)噴支護(hù)已經(jīng)滿足不了深部開采掘進(jìn)巷道支護(hù)需要，因此必須對(duì)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行改革，就是利用我們現(xiàn)有的條件，放炮后先用管縫錨桿作為臨時(shí)支護(hù)，管縫錨桿的優(yōu)點(diǎn)是打設(shè)速度快，且塑性強(qiáng)桿體全錨與巖體有機(jī)結(jié)合在一起，不會(huì)出現(xiàn)托板補(bǔ)貼巖面問題，最適合臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)后在初噴30mm50mm，就可以繼續(xù)向前掘進(jìn)，待管縫錨桿滯后迎頭5m～20m時(shí)再用樹脂錨桿打錨桿掛網(wǎng)進(jìn)行永久支護(hù)，最后復(fù)噴即可；復(fù)噴時(shí)噴漿不宜過厚，復(fù)噴蓋網(wǎng)為標(biāo)準(zhǔn)，錨桿外漏30～50mm，好處是可以直接看到錨桿打的角度、間排距，還可以隨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查錨桿的拉拔力和螺母的扭矩力等，不用專門安排人員監(jiān)督、檢查現(xiàn)場(chǎng)，就能隨時(shí)掌握施工工程質(zhì)量，而且迎頭臨時(shí)支護(hù)較簡(jiǎn)單快捷。2017年4月在鶴煤九礦3406底抽巷通過實(shí)踐驗(yàn)證這種新的支護(hù)方式應(yīng)用后不僅大大增強(qiáng)了巖巷掘進(jìn)過程中的支護(hù)強(qiáng)度，通過兩個(gè)月的變形觀測(cè)，沒有太大變化，以前的前掘后裂現(xiàn)象也沒有了，而且在6月份當(dāng)月掘進(jìn)120m巷道。

解決了巷道支護(hù)問題，下面我們來說說快速掘進(jìn)的問題：

首先，選擇合理、快捷支護(hù)技術(shù)，根據(jù)巷道用途、作用和服務(wù)年限等選擇支護(hù)形式，無論是哪一種支護(hù)方式，只有通過不斷改進(jìn)縮短迎頭臨時(shí)支護(hù)時(shí)間，在通過運(yùn)用和疏通后線運(yùn)輸系統(tǒng)才是保證快速掘進(jìn)的前提；

其次，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，提高服務(wù)意識(shí)成立“巖巷掘進(jìn)協(xié)調(diào)”小組，由巖巷開拓負(fù)責(zé)人擔(dān)任組長(zhǎng)，成員由相關(guān)部門負(fù)責(zé)人擔(dān)任，組織協(xié)調(diào)并解決施工過程中存在各類問題，并定期組織單位之間進(jìn)行相互學(xué)習(xí)交流，介紹傳授先進(jìn)的勞動(dòng)組織經(jīng)驗(yàn)，盡快掌握快速掘進(jìn)管理方法，以提高掘進(jìn)單進(jìn)水平；

第三，加強(qiáng)人員配置，合理組織生產(chǎn)，實(shí)施平行交叉循環(huán)施工作業(yè)法，盡可能將各工序進(jìn)行交叉、平行作業(yè)，將各工序簡(jiǎn)單化，銜接有序，縮短節(jié)省時(shí)間，人員配置合理、發(fā)揮各自作用，達(dá)到共同協(xié)作圓滿完成任務(wù)的目的，抓好出勤管理，制定保勤措施和激勵(lì)政策提高職工積極主動(dòng)性。

結(jié)論：對(duì)于礦井深部開拓巷道壓力較大、圍巖破碎是常見現(xiàn)象，以前的打錨桿、掛金屬網(wǎng)和噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)已經(jīng)滿足不了支護(hù)需要。為保證巷道掘進(jìn)支護(hù)效果，達(dá)到 “支得住、少維護(hù)、不翻修、降成本”目的，改善鶴煤我礦巷道支護(hù)面貌，經(jīng)過多次研究實(shí)驗(yàn)和推廣國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)，終于摸索出了自己的支護(hù)新方式并在鶴煤公司推廣應(yīng)用，效果極佳。具有許多優(yōu)點(diǎn)：堅(jiān)固、耐用和安全可靠；明顯地提高了巷道掘進(jìn)的速度，并能降低掘進(jìn)費(fèi)用和維修費(fèi)用。因此，這種支護(hù)應(yīng)盡快推向市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。