松軟巖層中光爆錨噴支護(hù)的應(yīng)用研究

張志遠(yuǎn)

(黑龍江龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司雙陽煤礦， 黑龍江雙鴨山市 155137)

松軟巖層中光爆錨噴支護(hù)的應(yīng)用研究

張志遠(yuǎn)

(黑龍江龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司雙陽煤礦， 黑龍江雙鴨山市 155137)

通過對(duì)松軟巖層中光爆錨噴支護(hù)作用機(jī)理的分析，提出采用光爆錨噴支護(hù)技術(shù)對(duì)軟巖巷道進(jìn)行支護(hù)，控制了巷道的變形和底膨，解決了巷道支護(hù)的難題。

松軟巖層;光爆錨噴;巷道支護(hù)

光面爆破的巷道穩(wěn)定性和不規(guī)則的普通炮掘有著明顯的區(qū)別，在松軟巖層中實(shí)施光面爆破能夠積極保護(hù)圍巖的強(qiáng)度和整體性，提高圍巖的穩(wěn)定性。雙陽煤礦的實(shí)踐證明，軟巖中光爆，二圈眼也要輪尺定位并預(yù)留光面層，以提高光面爆破的效果。

1 斷面形狀的選擇

為抵抗圍巖的變形壓力，發(fā)揮圍巖承載作用和錨噴支護(hù)的抗壓能力，雙陽礦開挖巷道實(shí)踐表明，由于側(cè)壓較大，直墻半圓拱、直墻和噴層將受到彎曲作用，在拉應(yīng)力作用下墻部首先移動(dòng)，而后起拱線和肩窩部位受剪切破壞后導(dǎo)致拱頂開裂，因此松軟巖層特別是側(cè)壓大、底鼓嚴(yán)重的巷道，斷面形狀應(yīng)采用圓形、橢圓形及馬蹄形斷面為好。

2 錨噴支護(hù)參數(shù)

松軟巖層錨噴支護(hù)應(yīng)以錨為主，以噴為輔，而且要求做到先臨噴(封閉)后錨(加固)后復(fù)噴，并錨噴緊跟迎頭的作業(yè)方式，將錨噴結(jié)合成一支護(hù)整體。

(1)在松軟巖體中，不但圍巖對(duì)支架產(chǎn)生較大的變形壓力，且當(dāng)巷道高度大于寬度時(shí)，往往兩幫的變形壓力表現(xiàn)的更突出。因此，錨桿不僅要錨護(hù)頂板，更不可忽視兩幫及基腳。在軟弱圍巖中，為了提高錨桿的錨固力，只靠端頭錨固是不夠的，應(yīng)配注砂漿，注滿注實(shí)，提高圍巖的自身強(qiáng)度，以有效的控制松散區(qū)的擴(kuò)散。從雙陽礦實(shí)踐來看，錨桿長度應(yīng)取1.8～2.2 m 為宜，一般巷道斷面差異不大，可近似取巷寬的1/2。在特殊工程條件和大峒室交岔點(diǎn)，應(yīng)適當(dāng)加長錨桿(3.0～5.0 m)，其間排距應(yīng)盡量縮小，一般為500～700 cm。錨桿的角度在軟巖中尤為重要，不僅從巖面上能保證與巖石盡量垂直，且錨桿安裝在巖體里的角度也要一樣垂直，解決上述幾個(gè)問題錨桿才能更有效的發(fā)揮作用。

(2)根據(jù)變形壓力與支護(hù)剛度間的關(guān)系，為使軟弱巖體中的錨噴支護(hù)具有一定柔性，噴混凝土應(yīng)分次進(jìn)行，不宜一次噴夠全厚。第一次初噴30～50 mm，使噴上的混凝土薄殼結(jié)構(gòu)具有一定的柔性，以適應(yīng)圍巖一定位移;第二次噴射經(jīng)驗(yàn)為間隔10～15 d，其厚度均為100～150 mm，松軟膨脹，構(gòu)造帶巖體不宜噴素混凝土，應(yīng)采用盤網(wǎng)與噴混凝土錨索聯(lián)合支護(hù)。

3 錨噴支護(hù)

由于松軟膨脹性巖層具有吸水膨脹、風(fēng)化、松解、降低強(qiáng)度等特點(diǎn)，因此在施工中如何保持巖面的自然含水率和自然強(qiáng)度是很重要的，最有效的辦法是巷道掘進(jìn)后立即支護(hù)。

松軟圍巖巖體的內(nèi)聚力很小，巷道允許短時(shí)間臨空的長度是極其有限的。從掘進(jìn)到臨時(shí)支架，到拆除、立模、扎筋、澆灌，再到壁后充填需幾天才能完成，巖石揭露受風(fēng)化、潮解等因素影響，常因支護(hù)遲緩影響而發(fā)生巖石松動(dòng)或塌落，而掘進(jìn)后立即進(jìn)行錨噴支護(hù)能抑制圍巖的松動(dòng)變形，改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。這可以從摩爾圓理論來說明，噴混凝土封閉圍巖，充填裂隙與圍巖緊密結(jié)合，在圍巖應(yīng)力還末重新分布的條件下，即提高了巖體的黏聚力與內(nèi)摩擦角，使全路線上移同時(shí)噴混凝土對(duì)圍巖產(chǎn)生徑向抗力，且在錨桿作用下逐漸增大，使摩爾圓右移，這就保證了圍巖的穩(wěn)定，也是優(yōu)于其它支護(hù)的特點(diǎn)。

徑向抗力的增大充分體現(xiàn)了錨噴支護(hù)提高圍巖的自承能力，無數(shù)工程實(shí)踐證明了錨噴支護(hù)的及時(shí)性是很重要的。雙陽風(fēng)井相鄰平行兩巷施工，一條巷道錨噴及時(shí)，支護(hù)巷道良好，掘進(jìn)速度快，而另一條巷道只錨拱頂部分錨桿，兩肩以下只噴薄層混凝土，時(shí)間拖長，造成兩側(cè)來壓、疏動(dòng)、幫部脫落、頂板下沉以至冒落，冒落高達(dá)5 m造成很大損失。

4 底板支護(hù)

松軟圍巖具有很大的膨脹變形作用，盡管采取了不同參數(shù)不同形式的聯(lián)合支護(hù)，但如果對(duì)底板不加任何約束，任其自由膨脹，同樣會(huì)引起錨噴支護(hù)的嚴(yán)重問題。從雙陽三采區(qū)車場過F5斷層一段，采用了長短錨桿、噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，噴層厚度達(dá)150～200 mm。當(dāng)時(shí)檢查和觀測這巷道是合標(biāo)準(zhǔn)的，但由于未對(duì)底板做任何處理，臨時(shí)水溝水排不出去，故2月后顯現(xiàn)底鼓、兩幫位移，最大達(dá)150～300 mm，由底向上噴層開裂日益加劇，局部脫落，教訓(xùn)很深刻。

由此可見，對(duì)于具有明顯底鼓膨脹性的巖體必須采取封閉結(jié)構(gòu)，處理底鼓方法要與錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，一是澆注鋼筋混凝土底拱，但此鋼筋必須與墻部鋼筋聯(lián)結(jié)成一整體;二是打地錨，噴10～20 mm混凝土封閉。

松軟巖層錨噴支護(hù)除底板要及時(shí)處理外，也要及時(shí)排出工作面積水。

5 結(jié)語

在施工過程和施工后，采用不同的儀器、元件對(duì)圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的狀況進(jìn)行觀測和檢查是非常重要的，內(nèi)容包括巷道位移、圍巖對(duì)各種支護(hù)的壓力顯現(xiàn)，噴層受力、應(yīng)變，錨桿受力等，從而掌握松軟巖層在不同地質(zhì)和生產(chǎn)技術(shù)條件下，巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律，選定巷道位置和合理的支護(hù)形式，以減少設(shè)計(jì)和施工的盲目性。

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2010－12－16)

張志遠(yuǎn)(1975－)，男，黑龍江雙鴨山人，工程師，一直從事采礦工程技術(shù)工作。