摘要：开磷集团矿业总公司是我国化工优质磷肥生产的重要基地。随着矿山浅部矿床开采完毕，矿山主要开拓及采准巷道已进入深部地带。文章在原有的支护技术与措施基础上研究提出了采用锚喷网支护方式，并对其施工工艺过程进行了介绍，为类似矿山软岩巷道掘进提供了依据。
关键词：开磷集团；软岩巷道；锚喷网支护；施工工艺
开磷集团矿业总公司地处贵州省开阳县金中镇境内，是我国化工优质磷肥生产的重要基地。随着矿山浅部矿床开采完毕，公司下属6个矿山中已有多个矿山开拓采准进入到+600～+800m水平，距地表深度达500～600m，矿床地压显现严重，因而带来的问题是：矿山主要开拓及采准巷道支护困难，原有的支护技术与措施失效，巷道返修率高，永久性巷道支护后存在经常性冒顶、片帮、底鼓等现象，需要多次维护与加固，维护工作量大，支护成本高；其它采准巷道支护时间短，维护量大，作业不安全，对矿山的正常安全开采带来了严重影响。本次研究提出青菜冲矿巷道支护方法及其施工工艺，为矿山深部软岩巷道掘进提供了技术保障。
一、锚喷网支护理论的提出
喷网支护因其施工方便、劳动强度低等诸多优点，在青菜冲矿的生产实践中已被广泛采用。为了有效地控制围岩的变形必须满足巷道围岩与支护体强度、刚度及结构上的耦合。必须采用锚杆支护，锚杆支护是一种主动支护形式，代表了巷道支护的发展方向。
二、锚喷网支护施工材料的选择
近十几年来，国内很多学者对锚杆作用机理作了大量的深入研究与探讨，进一步揭示了锚杆支护的实质，促进了锚杆支护理论研究的发展，扩大了锚杆支护技术应用的范围。
（一）锚杆杆体的选择
根据巷道高强度支护的要求，选用20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆，其表面有凹凸纹理，不需要作任何处理即能保证锚杆与锚固剂之间较高的粘结强度。
（二）锚杆直径和锚孔直径的选择
水泥砂浆锚杆直径的选择从支护效果和经济效益两方面考虑。从支护效果看，在其它条件一定的情况下，锚杆支护强度的大小与杆体直径成正比，也就是说，直径越大，支护强度越高，围岩强度强化效果越好；从经济方面考虑，锚杆直径对锚杆材料成本的影响不是很明显，考虑到“三径”合理匹配，决定选用20mm的锚杆，与水泥砂浆锚杆直径相匹配的锚孔直径为29mm。
（三）混凝土的材料与配合比
水泥采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号不低于425号；砂采用中砂或粗中砂混合的石英砂，含泥量不超过3%；石子采用碎石粒径不超过10mm；水采用洁净的水，不应含有杂质；添加剂尽量使用中性和不降低喷射混凝土强度的速凝剂；配合比（重量比）为：水泥∶粗中混合砂子∶石子（1∶2∶2）。
（四）护网的选择
从支护强度和刚度考虑，护网选用钢筋网，材质选用A3钢，钢筋直径为6mm；网度为150mm×150mm；从循环进尺和巷道周长考虑，网片选用2000mm×2000mm。
（五）锚喷网支护巷道掘进光面爆破参数
光面爆破技术是巷道“新奥法”施工的必需条件，采用光面爆破技术可以减少巷道超挖，维护巷道与围岩的稳定性，减少支护工作量，节约支护成本。
根据青菜冲矿巷道施工特征及岩石的力学特性，巷道光面爆破参数选择如下：
炮眼直径d：采用凿岩台车凿岩，孔径为42mm。
周边眼间距E：根据光面爆破经验公式，周边眼距与炮眼直径的关系为：E=（8～18）d。一般根据围岩类别确定E值大小，如果岩石完整性差，E值必须取小值。根据青菜冲矿地质情况及开挖岩石特征，E值取45cm。
周边眼深度L：从光面爆破的要求看，炮眼越深，轮廓面纵向平整度愈好控制。但是，亦会受到凿岩设备、爆破器材性能、岩石类别及完整性等因素的影响。根据青菜冲矿施工设备及岩石类别、完整程度，L确定为3.0m。
周边眼角度α：周边眼原则上应布置在开挖面的设计轮廓线上，并与巷道轴线平行。但是，由于凿岩机钻凿周边眼时，受到凿岩设备构造的限制，以及拱部和墙部岩壁的制约，钻眼不得不存在一定的偏斜角α，偏斜角度的大小可依据炮眼深度进行调整，使其眼底能落在设计轮廓线外10cm左右为宜。故巷道施工时，α值一般取3°～5°。
最小抵抗线W：理论和实践证明，光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8最好，即E/W=0.8。故在马路坪隧道施工中，W值为60cm。
不偶合系数D和周边眼炸药直径不偶合系数（即炮眼和炸药直径的比值）：实践证明，药卷在有空隙的炮眼中（不偶合装药）爆炸时，形成的冲击波随不偶合系数D的增大而衰减，D值一般取1.25～2.0。
周边眼装药集中度和装药量：根据巷道施工相关经验，周边眼装药集中度q=0.2～0.3kg/m。装药集中度过大易破坏巷道轮廓岩面，过小则爆不下来。根据青菜冲矿施工技术条件，取q=0.2kg/m。以周边眼钻眼深度3.0m计算，堵炮口炮泥长度为30cm，炮泥外留20cm。故每眼装药量为：（3.0-0.3-0.2）×0.2=0.5kg。
三、锚喷网支护施工工艺及技术
锚喷网支护施工工艺流程为：爆破→巷道成型→喷射第一层混凝土→养护→打锚杆孔→安装锚杆→挂顶网→打锚杆孔→安装管缝式锚杆→挂帮网→喷射第二层混凝土→养护。
（一）砂浆锚杆的安装
锚杆施工前，应对下列事实进行调查核实：
（1）工程计划、设计图等基础资料是否齐备；
（2）井下施工用水水质，地下水对钻孔、注浆的影响；
（3）对巷道周边设物和设置物核实、复查；
（4）调查锚固工程周边状态岩层的处理；
（5）作业限制、环保规则、矿山法令等对工程的影响。
1．顶板锚杆的安装。初喷后，给定锚杆眼眼位，钻锚杆孔，安装锚杆。技术要求：钻孔过程中对区段的位置、岩土分层位置进行验证，出现异常及时采取措施；根据岩土条件选用一定的钻孔法、保证孔壁不塌、孔径符合要求；钻孔宜用清水；钻孔使用锚杆钻机、按给定的锚杆眼位钻孔，并要求垂直顶底板，符合设计角度和深度要求；锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向孔距误差不大于100mm，孔底偏斜尺寸不大于杆长的3%；钻进时，开孔推力要小，正常匀速钻进，换钎时不许挪动钻机；水泥砂浆要充满钻孔；安装锚杆一般应从中间开始，向两边进行。若顶板出现凸凹不平，应先安装凹处的锚杆，然后再安装其它锚杆。
2．帮锚杆的安装。帮锚杆施工可始终滞后2排顶锚杆，便于顶帮锚杆平行作业。技术要求：钻孔要垂直巷帮，其它要求同上。
3．底角锚杆的布置。布置底角锚杆是控制底鼓的专门措施，一组底角锚杆一般由2根锚杆组成，一根按45°倾角布置，另一根则垂直打入底板。由于垂直向下打孔和锚杆安装非常困难，所以本试验只布置1根底角锚杆。长度为3m，间排距为1000mm×1000mm。
（二）喷射混凝土
喷层总厚度确定为120mm，它由初喷30～50mm、二次复喷达到设计厚度两部分组成。爆破后，首先检查掘进工作面安全状况，敲帮问顶和撬除活石，然后进行初喷。
技术要求：以防页岩风化，初喷要及时，喷厚均匀，避免岩面裸露，复喷的混凝土要压紧金属网，保持金属网与岩面紧贴，复喷混凝土要封住金属网，以防其锈蚀；每次喷射混凝土后要及时洒水养护，以保证其强度。
（三）注浆材料及拌制
锚孔一般注入水泥或水泥砂浆与地层固定并对锚杆加以保护，锚杆的粘结强度和防腐效果在很大程度上取决于浆液拌合料的成分，浆体拌制质量及注入方式。
技术要求：水泥用不低于325号普通硅酸盐水泥，水一般用不含硫酸盐（≯0.1%）和含有机质的水，用清水拌和为好。水灰比用0.40～0.45，当用水泥砂浆时，灰砂比为1:1～1:2，且砂子粒径不大于2mm，否则要严格过筛，水泥砂浆只能用于一次注浆。为了改善水泥浆在施工中和硬化后的性能，可加入适量外加剂。注浆体强度一般7天不低于20 MPa，28天不低于30MPa。水泥浆拌制要遵守以下原则：水泥、砂要按重量计算，拌合水要先于水泥、砂子送入搅拌机，任何外加剂均在搅拌时间过半后加入，机械搅拌时间不少于2min，应避免人工搅拌，灰浆搅拌后应放入特制容器中，并使其缓慢拌动，因此一般用双筒搅拌机，以使水泥砂浆连续注浆。
水泥砂浆通过泵和耐压胶管注入锚杆孔，泵压范围为0.1～12MPa，在钻孔较长部段上，根据操作压力和所使用的注浆方式，还应让水泥浆通入内径为12～25mm的塑料管，该塑料管离钻孔底的距离通常为150mm，并每隔1～2m就用胶带将此管与锚杆杆体相连接，注浆后该管就留在孔中。当用密封圈或密封袋封闭注浆时，应用一根小直径排气管将注浆段内空气排出，如果水泥浆从该管排出，则表明这一段已填满水泥浆，在压力进一步加大前应封闭此管。若要用高压注浆则常用带环的管子，可二次或多次高压注浆，锚杆承载力可比一次注浆增大一倍。
四、结语
在锚喷网支护施工过程中应调整施工顺序和工艺，保障支护效果。根据现场实测结果，调整喷射混凝土的时间，初喷要及时，第一次复喷安排在巷道开挖相对稳定期后进行，二次复喷安排在巷道变形稳定期后进行。
责任编辑：sealion1986
您现在的位置： 