煤礦巷道錨網(wǎng)噴施工技術(shù)探析

趙明亮

摘 要：為了增強(qiáng)煤礦巷道的穩(wěn)定性與安全性，以免圍巖出現(xiàn)過大變形或垮落事故，在巷道掘進(jìn)后必須做好支護(hù)工作。本文以實(shí)際案例分析了煤礦巷道錨網(wǎng)噴施工技術(shù)，指出了具體的支護(hù)方法，以期為此后的煤礦巷道工程提供更多的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤礦巷道;錨網(wǎng)噴;施工技術(shù)

某煤礦軌道運(yùn)輸巷呈矩形斷面形式，全長(zhǎng)2100m，煤層厚度約為8m。巷道頂板為煤頂板，破碎嚴(yán)重，且煤體上部為膠質(zhì)頁巖，為了提高煤礦巷道的穩(wěn)定性，避免圍巖出現(xiàn)垮落或過大變形問題，該礦決定采用錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1 噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)

在選擇噴射混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)有效結(jié)合煤礦地質(zhì)條件、圍巖等情況，一般而言，噴射混凝土主要分為以下六種類型。一是噴砂漿支護(hù)，主要在巷道周圍表面噴射一層砂漿，使圍巖與不利環(huán)境相隔離，減緩腐蝕及風(fēng)化作用。噴射時(shí)，灰沙重量比為1：2～3，砂漿厚度應(yīng)大于10mm小于30mm。二是噴射混凝土支護(hù)，主要在圍巖表面噴射一層混凝土，使其結(jié)合圍巖自承能力，滿足初噴與復(fù)噴的要求，但噴射時(shí)，混凝土厚度應(yīng)最小為30mm。三是錨桿噴射混凝土支護(hù)，此種支護(hù)結(jié)構(gòu)既可以發(fā)揮錨桿作用，也可以發(fā)揮噴射混凝土作用，有效增強(qiáng)了支護(hù)效果。四是錨桿噴射混凝土金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，其主要聯(lián)合采用了錨桿、金屬網(wǎng)以及噴射混凝土，其中金屬網(wǎng)具備加固作用，但其網(wǎng)格不得小于150mm。

2 施工工藝

某煤礦軌道運(yùn)輸巷利用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)加噴射混凝土的聯(lián)合支護(hù)方式，其中錨桿間的間距為800mm× 800mm，長(zhǎng)度為2.2m。采用1m×1.2m規(guī)格的金屬網(wǎng)，錨索長(zhǎng)8m，間距為1.2m×1.2m。增加金屬網(wǎng)可以增大加固作用，但施工期間應(yīng)確保錨桿的牢固性，并利用鐵絲綁扎結(jié)實(shí)金屬網(wǎng)。同時(shí)，鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)在20mm至40mm之間，且必須可以與噴射混凝土緊密結(jié)合，增大強(qiáng)度。

2.1 混凝土材料組成及要求

一是水泥，這也是混凝土材料中的膠結(jié)材料，因其價(jià)格較高，對(duì)此企業(yè)應(yīng)正確選擇水泥型號(hào)及品種，以便在合理控制成本的同時(shí)有效提高混凝土質(zhì)量水平，此次工程采用標(biāo)號(hào)在325以上的礦渣硅酸鹽水泥。二是細(xì)骨料（沙子），且粒徑在0.3至3mm之間，最好使用河沙材料，使用時(shí)做好篩選工作，去除有害物質(zhì)，降低腐蝕影響，沙子的含水率以5%左右為宜;三是粗骨料（石子），即粒徑大于5mm的骨料。卵石與碎石為粗骨料主要類型，其中碎石更為粗糙，且棱角較多，與水泥更易黏結(jié)，但使用時(shí)應(yīng)控制石子的顆粒級(jí)配（粒徑5～7mm占25～35%，粒徑7～15mm占55～45%，粒徑15～25mm小于20%），確保粗骨料配比合理，減少空隙的同時(shí)增大混凝土的密實(shí)度。四是水，在拌制或養(yǎng)護(hù)混凝土的過程中，水的pH值應(yīng)大于4，且硫酸鹽占比不得超過1%。五是速凝劑，其可以迅速確保混凝土達(dá)到較高的強(qiáng)度，在水泥中摻入速凝劑后，1至5分鐘便可初凝，10分鐘后終凝。速凝劑摻入量一般為水泥重量的2.5～4%。

2.2 噴射混凝土支護(hù)作用及原理

首先可以發(fā)揮加固與防止風(fēng)化作用，噴射混凝土以較高速度射入張開的節(jié)理裂隙中，通過黏結(jié)作用提高了巖體的摩擦力。其次可以改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，噴射混凝土可以填平圍巖表面的凹凸不平處，消除了巖面不平導(dǎo)致的應(yīng)力集中問題，避免應(yīng)力過大破壞圍巖。除此之外，其還可以使圍巖由雙受力狀態(tài)變?yōu)槿蚴芰?，提高了圍巖強(qiáng)度。最后，噴射的混凝土具備較大的黏結(jié)強(qiáng)度，可以與圍巖緊密結(jié)合。且噴層較薄與圍巖可以共同變形產(chǎn)生徑向位移，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區(qū)，增強(qiáng)了圍巖自身的支承能力。

2.3 噴射混凝土施工

首先是選擇合理的施工機(jī)械，某煤礦主要采用了型號(hào)為ZHP-2的轉(zhuǎn)體式噴射機(jī)，電動(dòng)機(jī)主要通過減速機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體、攪拌器等旋轉(zhuǎn)，砂料會(huì)被均勻撥入旋轉(zhuǎn)體料槽中。當(dāng)料槽對(duì)準(zhǔn)出料彎頭時(shí)，內(nèi)圈氣室會(huì)正好對(duì)準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)口，拌合料便在氣壓作用下噴向巖面。ZHP-2型轉(zhuǎn)體式噴射機(jī)可以輸送含水量在4%至7%的拌合料，不但可以降低粉塵濃度，還可以在發(fā)生堵管問題時(shí)及時(shí)停車。為了確保掘進(jìn)機(jī)以及噴射混凝土供料車可以隨時(shí)通過，保證連續(xù)施工，應(yīng)將攪拌機(jī)、噴射機(jī)等布置于巷道的同一側(cè)。其次是進(jìn)行錨桿支護(hù)，施工期間采用長(zhǎng)度為2.2m的金屬錨桿，且間距為800mm×800mm。最后是金屬網(wǎng)施工，采用規(guī)格為1m×1.2m的金屬網(wǎng)，錨索長(zhǎng)度為8m。

2.4 噴射作業(yè)

首先嚴(yán)格參照說明書使用混凝土噴射機(jī)，尤其應(yīng)有效調(diào)整氣壓、水壓，有效降低粉塵濃度。同時(shí)，混合料應(yīng)隨拌隨用，且摻加速凝劑后存放時(shí)間不得超過20分鐘，未摻加速凝劑存放時(shí)間不得超過2小時(shí)。其次在開始噴射作業(yè)時(shí)應(yīng)先開風(fēng)后給水，最后給料。期間施工人員應(yīng)及時(shí)調(diào)整水灰比（約0.45左右），水灰比由操作者憑經(jīng)驗(yàn)控制，噴面平滑有光澤時(shí)，水灰比就合適;噴面有干斑，表明水灰比過小，會(huì)使水泥水化作用不充分、粉塵大、灰彈多;噴面有小洞穴或流淌時(shí)，表明水灰比太大，會(huì)影響噴層強(qiáng)度。噴射順序應(yīng)按照先墻后拱的順序進(jìn)行噴射。

3 結(jié)束語

本次支護(hù)工程中使用的錨網(wǎng)噴錨技術(shù)可以有效改善圍巖的受力情況，有效控制變形問題，提高了支護(hù)工程的安全性與可靠性。同時(shí)，此種支護(hù)技術(shù)還可以減少掘進(jìn)工程量，降低了支護(hù)成本，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]高銅，孟剛，陳永濤，賈圓.陳家山煤礦綜放工作面全煤巷道錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)[J].價(jià)值工程，2017（06）.