铁矿巷道掘进施工技术

铁矿巷道掘进施工技术

作者：吴迪

来源：《山东工业技术》2016年第03期

摘要：某铁矿矿体及围岩中节理裂隙十分发育，局部岩层自稳能力极差，前期施工采用少穿孔多装药的爆破方式，支护工作效率低成本高效果差。采用光面爆破技术，可减小对岩石的扰动破坏，结合超前预支护配合锚喷网支护技术，充分利用围岩的自支承能力，有效的预防了垮冒现象的发生，同时降低了支护成本，加快了掘进速度。

关键词：巷道掘进；节理发育；垮冒；光面爆破；超前预支护；锚喷网

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.095

0 引言

某铁矿矿体主要赋存于黑云变粒岩和部分云母石英片岩中，产状与围岩一致。岩石在深部较软，节理、裂隙十分发育，泥质充填物存在于节理间，遇水软化膨胀，大都呈散体堆砌状，整体稳固性较差。巷道开挖后，局部围岩自稳时间极短，来不及支护就发生变形垮冒，严重制约了该矿巷道的掘进施工进度。

1 巷道掘进施工

1.1 支护现状

（1）预支护：掘进这个矿巷道时如碰到的岩层解理发育显著不稳定，基于对垮冒现象在爆破后形成的预防、确保安全施工所需，巷道顶板轮廓线在施工之前打3.5米深、10-15度孔仰角、间隔200～300毫米孔距的炮孔13-15个，把40毫米钢管锚杆（四米长）插入孔中，不固定抑或简单固定钢管自由端，掘进作业在安装钢管结束后就可展开，1.8-2.2米是每次进尺标准；（2）支护形式：用钢拱架来支护围岩的容易垮冒部位；喷射30-50毫米厚的混凝土来支护稳固围岩部位；（3）爆破形式：一般来说，把总计装50公斤炸药的37个2.2-2.4米深的炮孔布置在3.8米×3.6米断面，起爆经由炸药乳化、导爆雷管完成。

1.2 不足之处研究

（1）超前锚杆预支护技术在这个矿中运用，钢管直径较大，锚杆孔相互之间的距离偏小，巷道顶板处像产生了弱面，会切割割损坏原有岩层，而且因为有较大的锚杆孔仰角，所以在开挖掘进之后，独立悬吊岩体会在在锚杆下部产生，冒落很容易形成；（2）掘进开挖时，因为爆破方式是多装药、少打孔，有明显超欠挖状况，巷道无法有效成型，发生显著应力集中，有较大的爆破松动圈，会明显扰动破坏围岩，散体堆砌状岩层松动会就此形成于超前锚杆的上部，因为钢管锚杆自由端根本不存在支撑力、重力场作用，顶板垮冒事故最终形成。通常

来说，至少要十天才能处理完5米左右的垮冒段，这给掘进施工进度带来显著影响；（3）通常运用钢拱架来支护巷道围岩易垮冒段，这是一种作业周期长、支护成本高的被动型支护方法，增加了工程建筑时间、成本，而且会埋下开挖未来回采进路的隐患。对围岩自稳时间短这一特征极难有效适应；（4）混凝土喷射支护巷道围岩相对稳固的部位。操作时通常要喷2次，二次间隔1到2天，如果2次喷射间隔过久，应有功能无法发挥，支护效果会被弱化。每次喷射20-30毫米厚。因为只喷1次厚度太薄，无法进行剪应力、拉应力传递。

2 改进掘进方式

2.1 爆破

不稳固巷道超欠挖量会被光面爆破降低。岩壁在爆破后没有明显应力集中状况，变得平滑，破坏、扰动围岩弱化，对围岩完整性形成保护，提升了其稳定性；配合运用钢拱架、超前锚杆锚喷网这类支护，巷道稳定性获得保障，迅速安全的掘进目标实现。比如，开挖超前预支护巷道时， 1.4-1.6米爆破进尺量/次，3.8米×3.6米巷道断面，500-600毫米周边孔距离，周边孔加密；600-700毫米光爆层厚度（最小抵抗线）；0.6-0.7为周边孔的密集系数（顾及围岩节理相对发育），图1为炮孔布局。

凿岩过程中，炮孔底落于同一平面，炮孔互相平行，周边孔位准确，表1为爆破参数。

孔内均匀分布炸药，顶部孔是不耦合装药，桶形直孔掏槽，要一起起爆周边孔。光爆层在起爆过程中处在最后起爆，以便把夹制功能克服。

2.2 改进支护方案

（1）混凝土喷射支护。混凝土喷射支护巷道围岩相对稳固部位。浮石清理、巷道检查以及巷道欠挖处理等是喷射前工作，基于对受喷面坠落混凝土现象预防所需，喷射要由墙角朝上进行，1次喷层厚度从下到上逐步变薄，即从下部的100毫米变成上部的50毫米。二次喷射间隔约在20分钟，完成喷射之后，混凝土必须达到100毫米厚。

（2）锚喷支护。宜运用锚喷支护围岩有明显暴露面积而相对稳固或围岩节理相对发育且相对稳固部位。螺纹钢锚杆规格18毫米×2700毫米，把托盘用螺母紧固装于自由端，1米×1米锚杆间距。安装锚杆结束之后混凝土喷射开始。

3 结语

在岩层不稳固易垮冒地段使用超前预支护技术，对开挖段周边岩层起到预先锚固和支撑作用，有效预防冒顶现象的发生锚喷网支护，使开挖巷道周边岩体和锚杆网片混凝土组成整体结构，形成组合拱作用，充分发挥围岩的自支承能力，阻止深部围岩的变形采用光面爆破技术和锚喷网支护，可大大降低巷道的支护成本，提高了掘进速度。

参考文献：

[1]宋卫东，何明华，雷远坤等.程潮铁矿采场断层破碎带调查预支护实践[J].黄金，2002（12）：18-19.

[2]王贻明，韩方健.软弱破碎矿岩巷道支护技术研究[J].矿业快报，2004（02）：1-2.

[3]宋卫东，明士祥，李仲和.围岩自稳型极差巷道的安全快速掘进支护技术的实验研究[K].工业安全与防尘，1996（12）：12-14.

作者简介：吴迪，男，河北唐山人，采矿助理工程师，主要从事：特大型铁矿矿山基建工作。