軟巖巷道超前注漿加固頂板快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

敖峰+黃枋慶

摘要：鶴煤十礦斷層多、地壓大，不僅造成斷層附近水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，而且使該礦巖層地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開拓巷道和準(zhǔn)備巷道在設(shè)計時雖然合理選擇巷道層位，但進(jìn)行施工的過程中受斷層和褶皺影響巖性變化較大，給施工帶來了很大影響，不僅給安全帶來了不安全因素，更重要的是嚴(yán)重制約巖巷單產(chǎn)單進(jìn)的提高。為了改變因巖性不同對施工的影響，決定在鉆場施工過超前探測后，根據(jù)前方巖性情況，對軟巖段頂部進(jìn)行超前注漿加固頂板，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層保護(hù)網(wǎng)，提高巖巷單產(chǎn)單進(jìn)。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道 超前注漿加固頂板 快速掘進(jìn)技術(shù)

1 成果背景

鶴煤十礦位于鶴壁礦區(qū)南部，距市區(qū)中心約9km。井田四周邊界為南起F1070斷層，北至F49斷層，南北走向長約5.5km。西起煤層露頭與鶴煤許溝煤礦為界，東到二1煤層-800底板等高線，傾斜長約1.9km，面積6.5754km2。區(qū)內(nèi)落差較大的斷層有F49、F1061、F1067、F1068、F1070、F1071六條斷層，這些斷層多為平移正斷層，不僅破壞了含、隔水層的連續(xù)性，形成空隙而成為地下水富集帶，而且使巖石強(qiáng)度降低，不僅造成斷層附近水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，而且使該礦地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開拓巷道和準(zhǔn)備巷道在設(shè)計時雖然合理選擇巷道層位，但進(jìn)行施工的過程中受斷層和褶皺影響巖性變化較大，給施工帶來了很大影響，不僅給安全帶來了不安全因素，更重要的是嚴(yán)重制約巖巷單產(chǎn)單進(jìn)的提高。為了改變因巖性不同對施工的影響，決定在鉆場施工過超前探測后，根據(jù)前方巖性情況，對軟巖段頂部進(jìn)行超前注漿加固頂板，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層保護(hù)網(wǎng)，提高巖巷單產(chǎn)單進(jìn)。

2 主要內(nèi)容

在施工的過程中及時施工鉆場，提高鉆場的使用率，鉆場不僅作為超前探測區(qū)域，而且是判別前方巖性的重要依據(jù)，鉆探隊在施工超前探測的情況下探明前方巖性，如果是軟巖段，首先探明是什么巖性、更重要的是判別軟巖段的長度，根據(jù)巖性的不同和長度，及時提供給施工單位。

施工單位根據(jù)地測預(yù)報，待鉆探隊施工完超前探測后，讓壁后注漿小組利用超前探測眼進(jìn)行軟巖段頂部注漿技術(shù)，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層承載體后，施工單位對該段仍按中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行快速施工。

中深孔爆破采用多向聚能爆破裝置，該裝置由炸藥卷和套裝在藥卷外的塑料管組成，塑料管內(nèi)壁設(shè)有均勻分布的多個V型突起，能使裝入的藥卷受擠壓而形成聚能穴。裝藥爆炸后，爆破裝置使炸藥爆炸能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，由聚能穴出發(fā)的聚能射流使炮孔孔壁形成沿聚能穴方向均勻分布的優(yōu)勢裂紋，避免或減少壓碎區(qū)形成，因而徹底解決了炸藥能量利用率低，炸藥消耗量大和鉆孔數(shù)量多的問題，并可減少爆破震動和沖擊波、爆破噪聲等。

3 技術(shù)原理

3.1 漿體粘合機(jī)理

由于漿體本身粘結(jié)性能強(qiáng)，穿透自然孔隙大，隨著圍巖應(yīng)力空隙的不斷滲透，粘結(jié)面處的微裂縫所受的表面張力隨之相應(yīng)地增高，其張開位移也逐漸加大，而其周圍的亞臨界裂縫也逐漸擴(kuò)展被填實，當(dāng)圍巖的空隙被充實后，在漿體的粘合作用下，基體的強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能得到改善，使粘結(jié)面與基巖緊密接觸，形成一完整的承載體，達(dá)到了加固圍巖的作用。

3.2 快速掘進(jìn)技術(shù)原理

把圓柱形炸藥藥卷裝入內(nèi)壁帶有5～8個V型突起1的塑料管2，塑料管長度略大于裝藥長度，外徑小于炮孔直徑。藥卷因受擠壓作用而變?yōu)楫愋嗡幇?，在V型突起部位形成聚能穴，從而制成多向聚能爆破裝置（如圖）。

把裝有起爆雷管的爆破裝置送入炮孔4，聯(lián)線、封孔后引爆，爆炸能量沿聚能穴方向產(chǎn)生匯聚，形成高速聚能射流侵徹炮孔周圍巖石，使孔壁上預(yù)先形成多條具有擴(kuò)展優(yōu)勢的徑向裂紋，隨后爆生氣體迅速涌入裂紋，進(jìn)一步推動裂紋擴(kuò)展。

4 綜合評價

該技術(shù)是一種新型、主動的軟巖支護(hù)技術(shù)，不僅節(jié)約材料，而且增強(qiáng)了巷道的支護(hù)強(qiáng)度，增加了巷道的使用時間，巷道變形在時間和空間上都比以前要長很多，減少了巷道的維修量。從經(jīng)濟(jì)效益評價，只是采用了超前注漿+錨網(wǎng)噴支護(hù)，而且一次起爆藥量少，能減少爆破震動、噪聲、空氣沖擊波、飛石以及對周圍巖體的損傷。從而降低了對圍巖的破壞，減少了支護(hù)工序和材料、減少了窩工現(xiàn)象，提高了巖巷進(jìn)尺，合計約每米節(jié)約8000元，同等時間下施工進(jìn)度每天多掘進(jìn)2.6m，每天多結(jié)算巖巷工資18777.2元。從社會效益評價，不僅可以提高巖巷專業(yè)單產(chǎn)單進(jìn)，而且增強(qiáng)了軟巖段的支護(hù)強(qiáng)度，減少窩工現(xiàn)象，在保證安全的情況下，提高了勞動積極性，保證了出勤率，給社會發(fā)展帶來了和諧。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸家梁.軟巖巷道支護(hù)技術(shù)[M].吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[2]景海河.深部工程圍巖特性及其變形破壞機(jī)制研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2002.

[3]黃啟明，馮星宇，趙偉.大斷面巖巷中深孔爆破快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程，2014（03）.

作者簡介：

敖峰，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，采礦工程；黃枋慶，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，采礦工程。endprint

摘要：鶴煤十礦斷層多、地壓大，不僅造成斷層附近水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，而且使該礦巖層地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開拓巷道和準(zhǔn)備巷道在設(shè)計時雖然合理選擇巷道層位，但進(jìn)行施工的過程中受斷層和褶皺影響巖性變化較大，給施工帶來了很大影響，不僅給安全帶來了不安全因素，更重要的是嚴(yán)重制約巖巷單產(chǎn)單進(jìn)的提高。為了改變因巖性不同對施工的影響，決定在鉆場施工過超前探測后，根據(jù)前方巖性情況，對軟巖段頂部進(jìn)行超前注漿加固頂板，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層保護(hù)網(wǎng)，提高巖巷單產(chǎn)單進(jìn)。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道 超前注漿加固頂板 快速掘進(jìn)技術(shù)

1 成果背景

鶴煤十礦位于鶴壁礦區(qū)南部，距市區(qū)中心約9km。井田四周邊界為南起F1070斷層，北至F49斷層，南北走向長約5.5km。西起煤層露頭與鶴煤許溝煤礦為界，東到二1煤層-800底板等高線，傾斜長約1.9km，面積6.5754km2。區(qū)內(nèi)落差較大的斷層有F49、F1061、F1067、F1068、F1070、F1071六條斷層，這些斷層多為平移正斷層，不僅破壞了含、隔水層的連續(xù)性，形成空隙而成為地下水富集帶，而且使巖石強(qiáng)度降低，不僅造成斷層附近水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，而且使該礦地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開拓巷道和準(zhǔn)備巷道在設(shè)計時雖然合理選擇巷道層位，但進(jìn)行施工的過程中受斷層和褶皺影響巖性變化較大，給施工帶來了很大影響，不僅給安全帶來了不安全因素，更重要的是嚴(yán)重制約巖巷單產(chǎn)單進(jìn)的提高。為了改變因巖性不同對施工的影響，決定在鉆場施工過超前探測后，根據(jù)前方巖性情況，對軟巖段頂部進(jìn)行超前注漿加固頂板，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層保護(hù)網(wǎng)，提高巖巷單產(chǎn)單進(jìn)。

2 主要內(nèi)容

在施工的過程中及時施工鉆場，提高鉆場的使用率，鉆場不僅作為超前探測區(qū)域，而且是判別前方巖性的重要依據(jù)，鉆探隊在施工超前探測的情況下探明前方巖性，如果是軟巖段，首先探明是什么巖性、更重要的是判別軟巖段的長度，根據(jù)巖性的不同和長度，及時提供給施工單位。

施工單位根據(jù)地測預(yù)報，待鉆探隊施工完超前探測后，讓壁后注漿小組利用超前探測眼進(jìn)行軟巖段頂部注漿技術(shù)，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層承載體后，施工單位對該段仍按中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行快速施工。

中深孔爆破采用多向聚能爆破裝置，該裝置由炸藥卷和套裝在藥卷外的塑料管組成，塑料管內(nèi)壁設(shè)有均勻分布的多個V型突起，能使裝入的藥卷受擠壓而形成聚能穴。裝藥爆炸后，爆破裝置使炸藥爆炸能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，由聚能穴出發(fā)的聚能射流使炮孔孔壁形成沿聚能穴方向均勻分布的優(yōu)勢裂紋，避免或減少壓碎區(qū)形成，因而徹底解決了炸藥能量利用率低，炸藥消耗量大和鉆孔數(shù)量多的問題，并可減少爆破震動和沖擊波、爆破噪聲等。

3 技術(shù)原理

3.1 漿體粘合機(jī)理

由于漿體本身粘結(jié)性能強(qiáng)，穿透自然孔隙大，隨著圍巖應(yīng)力空隙的不斷滲透，粘結(jié)面處的微裂縫所受的表面張力隨之相應(yīng)地增高，其張開位移也逐漸加大，而其周圍的亞臨界裂縫也逐漸擴(kuò)展被填實，當(dāng)圍巖的空隙被充實后，在漿體的粘合作用下，基體的強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能得到改善，使粘結(jié)面與基巖緊密接觸，形成一完整的承載體，達(dá)到了加固圍巖的作用。

3.2 快速掘進(jìn)技術(shù)原理

把圓柱形炸藥藥卷裝入內(nèi)壁帶有5～8個V型突起1的塑料管2，塑料管長度略大于裝藥長度，外徑小于炮孔直徑。藥卷因受擠壓作用而變?yōu)楫愋嗡幇?，在V型突起部位形成聚能穴，從而制成多向聚能爆破裝置（如圖）。

把裝有起爆雷管的爆破裝置送入炮孔4，聯(lián)線、封孔后引爆，爆炸能量沿聚能穴方向產(chǎn)生匯聚，形成高速聚能射流侵徹炮孔周圍巖石，使孔壁上預(yù)先形成多條具有擴(kuò)展優(yōu)勢的徑向裂紋，隨后爆生氣體迅速涌入裂紋，進(jìn)一步推動裂紋擴(kuò)展。

4 綜合評價

該技術(shù)是一種新型、主動的軟巖支護(hù)技術(shù)，不僅節(jié)約材料，而且增強(qiáng)了巷道的支護(hù)強(qiáng)度，增加了巷道的使用時間，巷道變形在時間和空間上都比以前要長很多，減少了巷道的維修量。從經(jīng)濟(jì)效益評價，只是采用了超前注漿+錨網(wǎng)噴支護(hù)，而且一次起爆藥量少，能減少爆破震動、噪聲、空氣沖擊波、飛石以及對周圍巖體的損傷。從而降低了對圍巖的破壞，減少了支護(hù)工序和材料、減少了窩工現(xiàn)象，提高了巖巷進(jìn)尺，合計約每米節(jié)約8000元，同等時間下施工進(jìn)度每天多掘進(jìn)2.6m，每天多結(jié)算巖巷工資18777.2元。從社會效益評價，不僅可以提高巖巷專業(yè)單產(chǎn)單進(jìn)，而且增強(qiáng)了軟巖段的支護(hù)強(qiáng)度，減少窩工現(xiàn)象，在保證安全的情況下，提高了勞動積極性，保證了出勤率，給社會發(fā)展帶來了和諧。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸家梁.軟巖巷道支護(hù)技術(shù)[M].吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[2]景海河.深部工程圍巖特性及其變形破壞機(jī)制研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2002.

[3]黃啟明，馮星宇，趙偉.大斷面巖巷中深孔爆破快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程，2014（03）.

作者簡介：

敖峰，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，采礦工程；黃枋慶，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，采礦工程。endprint

摘要：鶴煤十礦斷層多、地壓大，不僅造成斷層附近水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，而且使該礦巖層地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開拓巷道和準(zhǔn)備巷道在設(shè)計時雖然合理選擇巷道層位，但進(jìn)行施工的過程中受斷層和褶皺影響巖性變化較大，給施工帶來了很大影響，不僅給安全帶來了不安全因素，更重要的是嚴(yán)重制約巖巷單產(chǎn)單進(jìn)的提高。為了改變因巖性不同對施工的影響，決定在鉆場施工過超前探測后，根據(jù)前方巖性情況，對軟巖段頂部進(jìn)行超前注漿加固頂板，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層保護(hù)網(wǎng)，提高巖巷單產(chǎn)單進(jìn)。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道 超前注漿加固頂板 快速掘進(jìn)技術(shù)

1 成果背景

鶴煤十礦位于鶴壁礦區(qū)南部，距市區(qū)中心約9km。井田四周邊界為南起F1070斷層，北至F49斷層，南北走向長約5.5km。西起煤層露頭與鶴煤許溝煤礦為界，東到二1煤層-800底板等高線，傾斜長約1.9km，面積6.5754km2。區(qū)內(nèi)落差較大的斷層有F49、F1061、F1067、F1068、F1070、F1071六條斷層，這些斷層多為平移正斷層，不僅破壞了含、隔水層的連續(xù)性，形成空隙而成為地下水富集帶，而且使巖石強(qiáng)度降低，不僅造成斷層附近水文地質(zhì)條件復(fù)雜化，而且使該礦地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開拓巷道和準(zhǔn)備巷道在設(shè)計時雖然合理選擇巷道層位，但進(jìn)行施工的過程中受斷層和褶皺影響巖性變化較大，給施工帶來了很大影響，不僅給安全帶來了不安全因素，更重要的是嚴(yán)重制約巖巷單產(chǎn)單進(jìn)的提高。為了改變因巖性不同對施工的影響，決定在鉆場施工過超前探測后，根據(jù)前方巖性情況，對軟巖段頂部進(jìn)行超前注漿加固頂板，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層保護(hù)網(wǎng)，提高巖巷單產(chǎn)單進(jìn)。

2 主要內(nèi)容

在施工的過程中及時施工鉆場，提高鉆場的使用率，鉆場不僅作為超前探測區(qū)域，而且是判別前方巖性的重要依據(jù)，鉆探隊在施工超前探測的情況下探明前方巖性，如果是軟巖段，首先探明是什么巖性、更重要的是判別軟巖段的長度，根據(jù)巖性的不同和長度，及時提供給施工單位。

施工單位根據(jù)地測預(yù)報，待鉆探隊施工完超前探測后，讓壁后注漿小組利用超前探測眼進(jìn)行軟巖段頂部注漿技術(shù)，使頂板在原來破碎的情況下通過注漿技術(shù)與硬巖重新組合為一整體巖層，形成一層承載體后，施工單位對該段仍按中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行快速施工。

中深孔爆破采用多向聚能爆破裝置，該裝置由炸藥卷和套裝在藥卷外的塑料管組成，塑料管內(nèi)壁設(shè)有均勻分布的多個V型突起，能使裝入的藥卷受擠壓而形成聚能穴。裝藥爆炸后，爆破裝置使炸藥爆炸能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，由聚能穴出發(fā)的聚能射流使炮孔孔壁形成沿聚能穴方向均勻分布的優(yōu)勢裂紋，避免或減少壓碎區(qū)形成，因而徹底解決了炸藥能量利用率低，炸藥消耗量大和鉆孔數(shù)量多的問題，并可減少爆破震動和沖擊波、爆破噪聲等。

3 技術(shù)原理

3.1 漿體粘合機(jī)理

由于漿體本身粘結(jié)性能強(qiáng)，穿透自然孔隙大，隨著圍巖應(yīng)力空隙的不斷滲透，粘結(jié)面處的微裂縫所受的表面張力隨之相應(yīng)地增高，其張開位移也逐漸加大，而其周圍的亞臨界裂縫也逐漸擴(kuò)展被填實，當(dāng)圍巖的空隙被充實后，在漿體的粘合作用下，基體的強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能得到改善，使粘結(jié)面與基巖緊密接觸，形成一完整的承載體，達(dá)到了加固圍巖的作用。

3.2 快速掘進(jìn)技術(shù)原理

把圓柱形炸藥藥卷裝入內(nèi)壁帶有5～8個V型突起1的塑料管2，塑料管長度略大于裝藥長度，外徑小于炮孔直徑。藥卷因受擠壓作用而變?yōu)楫愋嗡幇?，在V型突起部位形成聚能穴，從而制成多向聚能爆破裝置（如圖）。

把裝有起爆雷管的爆破裝置送入炮孔4，聯(lián)線、封孔后引爆，爆炸能量沿聚能穴方向產(chǎn)生匯聚，形成高速聚能射流侵徹炮孔周圍巖石，使孔壁上預(yù)先形成多條具有擴(kuò)展優(yōu)勢的徑向裂紋，隨后爆生氣體迅速涌入裂紋，進(jìn)一步推動裂紋擴(kuò)展。

4 綜合評價

該技術(shù)是一種新型、主動的軟巖支護(hù)技術(shù)，不僅節(jié)約材料，而且增強(qiáng)了巷道的支護(hù)強(qiáng)度，增加了巷道的使用時間，巷道變形在時間和空間上都比以前要長很多，減少了巷道的維修量。從經(jīng)濟(jì)效益評價，只是采用了超前注漿+錨網(wǎng)噴支護(hù)，而且一次起爆藥量少，能減少爆破震動、噪聲、空氣沖擊波、飛石以及對周圍巖體的損傷。從而降低了對圍巖的破壞，減少了支護(hù)工序和材料、減少了窩工現(xiàn)象，提高了巖巷進(jìn)尺，合計約每米節(jié)約8000元，同等時間下施工進(jìn)度每天多掘進(jìn)2.6m，每天多結(jié)算巖巷工資18777.2元。從社會效益評價，不僅可以提高巖巷專業(yè)單產(chǎn)單進(jìn)，而且增強(qiáng)了軟巖段的支護(hù)強(qiáng)度，減少窩工現(xiàn)象，在保證安全的情況下，提高了勞動積極性，保證了出勤率，給社會發(fā)展帶來了和諧。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸家梁.軟巖巷道支護(hù)技術(shù)[M].吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[2]景海河.深部工程圍巖特性及其變形破壞機(jī)制研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2002.

[3]黃啟明，馮星宇，趙偉.大斷面巖巷中深孔爆破快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程，2014（03）.

作者簡介：

敖峰，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，采礦工程；黃枋慶，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，采礦工程。endprint