淺談巷道施工中光爆錨噴支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

孫鴻

一、前言

光爆錨噴與普通爆破法及傳統(tǒng)的砌碹支護(hù)、支架支護(hù)相比，具有快速高效、經(jīng)濟(jì)、安全、勞動(dòng)強(qiáng)度低、適應(yīng)條件廣等優(yōu)點(diǎn)。錨噴支護(hù)技術(shù)在煤礦井巷工程中應(yīng)用已有近50多年的歷史，經(jīng)過不斷的探索、實(shí)踐和發(fā)展，錨噴支護(hù)已被廣泛采用并在理論和施工中形成了比較完善的系統(tǒng)。錨噴支護(hù)做為一種支護(hù)形式，在采礦、水利、隧道等地下工程得到廣泛的應(yīng)用，有些礦井錨噴支護(hù)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(shù)

合理選擇爆破參數(shù)，使爆破后的井巷斷面輪廓符合設(shè)計(jì)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(qiáng)度，是光爆錨噴的基本要求。我們從實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到提高光爆效果，主要是靠合理選擇光爆參數(shù)。

光面爆破時(shí)，涉及的參數(shù)很多，最主要的參數(shù)有炸藥及裝藥結(jié)構(gòu)，不偶合系數(shù)，炮孔間距，最小抵抗線，炮孔深度等等。這些參數(shù)可直接影響光爆質(zhì)量，它們是光面爆破最基本的也是最關(guān)鍵的因素。因此，合理正確的選擇和確定這些參數(shù)至關(guān)重要。

1、炸藥及裝藥結(jié)構(gòu)

光爆所要求的炸藥應(yīng)是爆速低、猛度低、密度低、爆炸穩(wěn)定性高的低級(jí)或低中級(jí)炸藥。目前我國光爆施工中，主要使用硝銨類炸藥、膠質(zhì)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(jié)構(gòu)，常采用不偶合裝藥，改變裝藥結(jié)構(gòu)。采用細(xì)長管裝藥、小管裝藥、空氣間隔裝藥以及普通藥卷常規(guī)裝藥，來實(shí)現(xiàn)光面爆破?？卓诔Ｓ门谀喽氯虿欢氯聪蜓b藥。

2、不偶合系數(shù)

構(gòu)成不偶合裝藥的途徑：一是不改變現(xiàn)有普通硝銨類炸藥藥卷直徑而加大炮孔直徑。二是改變現(xiàn)有的藥卷直徑為小直徑藥卷或采用光爆專用炸藥。實(shí)踐證明，在一般光爆施工中，不偶合系數(shù)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(shí)踐證明：一般軟弱巖體、中等堅(jiān)硬的巖體和比較堅(jiān)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(chǎn)生的應(yīng)力波相遇之后，才能在達(dá)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(dāng)巖石較軟弱、節(jié)理裂隙較發(fā)育或巷道跨度較小時(shí)，E值可適當(dāng)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(jiān)硬完整時(shí)，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(dāng)巖石較松軟時(shí)，W值可選在400－700mm；中等硬度時(shí)，W值可選在350—600㎜；堅(jiān)硬完整時(shí)W可選在300—500mm?？拙郋和抵抗線W的比值稱為密集系數(shù)，用符號(hào)M表示，一般取M值在0.6－1.2之間。堅(jiān)硬完整和比較堅(jiān)硬的巖體，密集系數(shù)值取0.8－1．2；巖石特別堅(jiān)硬時(shí)，M值最大可取到l.5；中硬及中硬以下的巖體中，密集系數(shù)取0.6—1.0。在施工中，根據(jù)巖石的變化，巷道斷面的大小，及時(shí)的將E和W調(diào)整到最有利于光爆的程度，或者說調(diào)整到最有利于提高光爆質(zhì)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(dāng)炮孔深度不足1.8m時(shí)為淺孔爆破；當(dāng)炮孔深度在1．8—2．5m時(shí)為中深孔爆破，孔深超過2．5m時(shí)為深孔爆破。

三、錨噴支護(hù)技術(shù)

1、巖巷中的錨噴支護(hù)方法

在巖層節(jié)理發(fā)育、松軟破碎的巖巷中，主要采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。因軟巖巷道圍巖變形較為明顯，剛性的混凝土噴層不適應(yīng)變形大的要求，用鋼筋網(wǎng)給以加固來提高混凝土的整體性，使混凝土應(yīng)力均勻分布，增加噴層的抗拉、抗剪強(qiáng)度．防止噴層開裂；金屬網(wǎng)鋼筋直徑一般選用Φ6.5mm，設(shè)計(jì)網(wǎng)格一般為100×100㎜或150×150㎜，節(jié)點(diǎn)全部焊接。金屬網(wǎng)片的規(guī)格，為設(shè)計(jì)錨桿排間距的2倍加網(wǎng)片搭接長度，以保證按錨桿的間排距設(shè)計(jì)位置正好把網(wǎng)邊及網(wǎng)固定牢。進(jìn)行支護(hù)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(shè)金屬網(wǎng)，安裝錨桿。金屬網(wǎng)的接茬處必須打一排錨桿，以保證網(wǎng)的鋪設(shè)質(zhì)量。錨桿的托板要壓緊網(wǎng)片，并壓緊至巖面，掛網(wǎng)后進(jìn)行第二次噴射混凝土，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的厚度。

2、保征噴層質(zhì)量及降低粉塵回彈的措施

為保證噴層質(zhì)量．我們對(duì)噴射混凝土的水泥標(biāo)號(hào)、水質(zhì)，砂子、石子等噴漿材料都有嚴(yán)格規(guī)定，并要求砂子、石子用水沖洗干凈，嚴(yán)格控制噴漿材料的配合比、水灰比及添加劑摻量，初噴及復(fù)噴前都要吹洗巖面粉塵，并保證噴層厚度，噴后派人對(duì)噴面進(jìn)行定時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。

3、錨噴支護(hù)質(zhì)量的檢測(cè)

錨噴支護(hù)質(zhì)量主要檢測(cè)項(xiàng)目為：錨桿數(shù)量、角度、錨固深度、間排距、錨固力、噴射混凝土的厚度與強(qiáng)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(jì)進(jìn)行檢測(cè)；錨桿間、排距的檢測(cè)是在未被噴射混凝土覆蓋前，在工作面用量尺直接量測(cè)；錨桿角度采用量尺檢測(cè)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(cè)；混凝土的強(qiáng)度采用點(diǎn)荷載法檢測(cè)，計(jì)算出混凝土的強(qiáng)度。

四、幾點(diǎn)誤區(qū)

1、噴射混凝土層過厚

巷道施工時(shí)，在圍巖穩(wěn)定性較差的條件下，加大噴層厚度是正確的，但這個(gè)厚度的增加是有限的。有不少礦井在巷道穿過破碎地帶時(shí)把噴層厚度過于加大，甚至超過250㎜?！皣娚浠炷翆釉胶瘢渲ёo(hù)作用越好”的觀點(diǎn)是錯(cuò)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(shí)應(yīng)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(wěn)定后進(jìn)行二次噴射達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。不少礦井為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，加快掘進(jìn)速度，把分兩次噴射的混凝土并成一次完成?！凹热粐妼雍穸纫粯樱ёo(hù)效果就差不多”。這種觀點(diǎn)或做法也是錯(cuò)誤的。一次噴射和分兩次噴射在支護(hù)作用原理與效果上有很大差別。

(1)噴層對(duì)圍巖的支護(hù)作用不同?；炷羾妼拥娜嵝噪S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(jìn)一步風(fēng)化，又具有較大柔性，能隨圍巖一起變形、位移，使圍巖內(nèi)部的應(yīng)力得以充分釋放，大大降低二次支護(hù)的負(fù)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(nèi)部能量的釋放，增大了支護(hù)負(fù)荷，降低了相同支護(hù)參數(shù)下的支護(hù)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(xù)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(jié)噴層厚度的影響的。噴層厚度增大，自重增大，尤其會(huì)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(jié)、塑性較大，也降低了后續(xù)噴層的致密性；如果能分兩次噴射，第一層噴層已經(jīng)固結(jié)后再噴，這一不利因素即會(huì)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(qiáng)度以及對(duì)圍巖的支持作用上有很大差別，支護(hù)效果有很大差別。

3、選用不合理的支護(hù)型式與錨噴支護(hù)配合

除了錨噴支護(hù)以外，可縮性U型鋼拱型支架也是我國煤礦常用的支護(hù)形式。在圍巖破碎、地壓較大時(shí)，不少礦井把這兩種常用支護(hù)型式聯(lián)合起來，并稱之為“加強(qiáng)支護(hù)”。粗一看，這種聯(lián)合支護(hù)應(yīng)該是很好的，因?yàn)樵谝话銞l件下單獨(dú)使用任何一種支護(hù)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(dāng)然地認(rèn)為在條件較差的地段把兩者聯(lián)合起來是不成問題的。但再細(xì)分析一下，這種預(yù)期的支護(hù)效果是達(dá)不到的，究其原因是錨噴支護(hù)與可縮性U型鋼支架不能互相配合造成的。

4、支護(hù)參數(shù)不合理

在許多礦區(qū)，不同地質(zhì)條件下的巷道支護(hù)參數(shù)變化不大，甚至沒有變化，其原因是缺乏可靠的依據(jù)來調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以至于造成大量浪費(fèi)或支護(hù)不夠安全，埋下了施工隱患。

巷道支護(hù)參數(shù)的確定受許多因素的影響，如圍巖的強(qiáng)度與節(jié)理裂隙的發(fā)育程度、礦山壓力的大小與方向、受采掘影響的程度和時(shí)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(hù)參數(shù)簡單易行，但不夠準(zhǔn)確。在施工設(shè)計(jì)時(shí)，為了不擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)者往往偏于過分保守，從而造成大量浪費(fèi)。

五、幾點(diǎn)體會(huì)

1、錨噴支護(hù)突破了傳統(tǒng)的支護(hù)概念，優(yōu)越于傳統(tǒng)的支架、砌碹支護(hù)方式，通過對(duì)圍巖的及時(shí)錨固和噴射混凝土，變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，提高了圍巖強(qiáng)度，防止圍巖的松動(dòng)和風(fēng)化，充分發(fā)揮圍巖本身的支承自穩(wěn)能力。把圍巖由荷載變?yōu)槌休d結(jié)構(gòu)，使圍巖與支護(hù)材料共同作用，達(dá)到支護(hù)巷道的目的。在工藝上便于操作，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，在支護(hù)方式和支護(hù)費(fèi)用上也明顯優(yōu)于其他支護(hù)。

2、由于礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體結(jié)構(gòu)多變，在應(yīng)用錨噴支護(hù)技術(shù)時(shí)，必須根據(jù)具體情況，具體分析，研究合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。

3、錨噴支護(hù)必須與光面爆破相結(jié)合。光面爆破是搞好錨噴支護(hù)的關(guān)鍵之一。施工時(shí)要根據(jù)不同的巖性及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，保證巷道掘進(jìn)時(shí)光爆成型好。

4、錨噴支護(hù)的質(zhì)量與錨噴支護(hù)材料、各道工序的質(zhì)量有關(guān)。錨噴支護(hù)材料必須符合規(guī)定，各道施工工序必須按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把關(guān)，并建立行之有效的管理制度，嚴(yán)格執(zhí)行，以保證施工質(zhì)量。