岩石巷道锚喷支护优化改进论文

岩石巷道锚喷支护的优化改进

摘要：本文以皖北煤电集团刘桥一矿北翼二水平里段乘人车场锚喷支护优化改进实践为例,介绍了通过优化岩石巷道锚喷支护设计，改进施工工艺，达到增强支护强度、提高工程质量、确保安全高效生产的目的。

关键词：锚喷支护光面爆破初喷

一、问题的提出及研究意义

锚喷支护作为岩石巷道施工的主要支护方式，在皖北矿区特别在刘桥一矿已经得到广泛的应用，岩巷锚喷支护率达到90%。但是，由于多年来对锚喷支护的机理、工序和工艺等缺乏深入细致的研究，造成支护设计不合理，支护工艺不规范，施工工艺不合理,隐蔽工程难以控制，工程质量无法确保，从而给安全生产埋下了隐患。岩巷浆皮开裂、掉落伤人现象时有发生，严重威胁了矿井安全生产。因此对岩石巷道锚喷支护进行优化改进，对我国煤矿安全高效生产具有重要的理论意义与应用价值。

二、方案说明及对比

1、传统锚喷支护存在的问题

（1）、光爆效果差，造成巷道超、欠挖。目前的岩巷光爆效果并不理想，眼痕率低，导致巷道成型差，超、欠挖现象较普遍，超挖量甚至达到20%，不仅造成喷浆材料浪费，而且直接影响锚杆施工质量。

（2）、锚杆安装质量难以控制。因光面爆破效果差，巷道表面

凸凹不平，致使锚杆托板不能有效地紧贴岩面，锚杆托盘与暴露围岩的接触为点线式接触，甚至不接触，从而使锚杆降低或失去对围岩的预应力，变为被动承载。

（3）、金属网的位置不正确。传统锚喷支护施工工艺一般是爆破后直接挂网打锚杆，金属网直接贴在岩面上。由于巷道表面凸凹不平，致使金属网不能有效地与围岩形成一个整体，而是一种分离形态，既起不到混凝土强度增强作用，又起不到喷层开裂后保护作用，实际上还是一种素混凝土结构，发挥不了金属网在喷层混凝土中的骨架作用，支护强度仍与普通混凝土相同。

（4）、混凝土喷层过厚。由于目前光面爆破效果并不理想，巷道成型不好，为了弥补超挖，追求造型，传统锚喷工艺片面强调拉线喷浆，一般复喷时在拱基、肩窝、拱顶拉5根线进行喷浆，刻意用增大喷厚来弥补，局部喷厚达到150mm甚至更厚。由于喷层较厚，留下一定的安全隐患，在后期的巷道使用过程中经常发生喷体开裂脱剥落伤人事故。

2、岩巷锚喷支护优化改进方案

从上述问题可知，提高光面爆破效果、严格按要求初喷、确保金属网在喷层中合理放置，是改进岩巷锚喷支护的前提基础与关键。因此，优化改进方案如下：

（1）提高光面爆破效果，确保巷道成型，杜绝超、欠挖。

实现光面爆破是实施岩巷锚喷支护工艺的必备条件，只有爆破成型良好才能保证在喷层较薄的情况下成巷质量达到优良标准。光

爆效果和围岩的硬度、岩性、层理、炮眼布置和角度、炮眼施工质量、装药量以及装药方式密切相关，同时对施工作业人员的素质和责任心提出较高的要求。

方案要求严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。施工中严格按爆破图表打眼、装药、放炮。重点针对周边眼制定了严格规定：周边眼的眼距不超过300mm，并且均匀布置在巷道设计轮廓线上，眼孔必须垂直工作面，在水平方向和垂直方向不得有角度，严禁上挑、下扎和左、右摆。光爆眼痕率不少于60%；超挖尺寸不大于150mm，不准欠挖；岩面上不得留有明显的炮震裂隙（附光面爆破周边眼装药示意图,图形附后）。

（2）严格按设计要求初喷，确保锚杆安装质量。

初喷的目的是不仅能起到改善围岩应力状态和结构的作用，有效控制围岩的早期变形，还在于找平岩面，便于打锚杆时锚杆托板紧贴岩面，保证锚杆安装质量。同时，还可防止在破碎岩石条件下打锚杆时掉碎矸伤人及影响眼深控制。方案将岩巷施工工序改进为初喷→打锚杆、挂网→复喷。要求初喷厚度40㎜～50㎜，复喷厚度20㎜～30㎜，复喷后总厚度为70mm。使喷射混凝土发挥支撑、充填、隔绝和柔性支护作用。

（3）初喷后再挂网，确保金属网在喷层中的正确位置。

设置金属网的主要作用是防止收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布，避免局部应力集中，发挥金属网在喷层混凝

土中的骨架作用，提高喷射混凝土支护能力。方案规定必须初喷，初喷20分钟后再挂网，将钢筋网置于外层，网外再复喷20～30mm 作为保护层，使金属网位于整个喷体的中部偏外层，这样喷体形成钢筋混凝土包围结构，从而发挥金属网在喷层混凝土中的骨架作用，最大限度地提高喷射混凝土支护能力。即使巷道变形，喷层开裂，因金属网位于整个喷体的中外部，网外喷厚只有20㎜～30㎜，对人身也不会造成伤害，大大提高了安全系数。

（4）强调光爆成型，不提倡喷浆造型。

喷射混凝土能起到支撑、充填、隔绝和柔性支护的作用，具有及时、密贴、早强、封闭的优点。但过厚的喷体在自身的重力影响下，发生下垂塑性变化，喷体与围岩形成空间，反而影响喷体的支护效果；或者喷体在自身的重力作用下自行掉落，可能造成人身伤害事故。可见喷浆并不是越厚越好，一般初喷30㎜～50㎜，复喷20㎜～40㎜，累计喷厚50㎜～90㎜为宜。因此，方案强调光爆造型，不提倡喷浆造型。如果光爆效果不理想就用风镐、手镐尽量找平岩面，使巷道尽可能地平整、光滑。喷浆时要求初喷40㎜～50㎜，复喷20㎜～30㎜，累计喷厚70㎜，最大不超过100mm。使喷体厚度控制在科学合理的范围内，最大限度地发挥喷射混凝土的支护作用，避免喷层较厚影响喷体的支护效果，杜绝在后期的巷道使用过程中发生喷体开裂脱落伤人事故。

三、改进效果分析

1、改进后，炮后炮眼痕迹率达60%～80%，超欠挖量仅为5%左

右，光爆成型效果显著，为锚网喷支护打下良好的基础。

2、岩碴块度较小亦均匀，利于装碴，节省装运时间。

3、岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。

4、巷道支护强度高，即使巷道变形，喷层开裂，因网位于整个喷体的中外部，网外喷厚只有20㎜～30㎜，对人身也不会造成伤害，安全系数高。另外，因锚杆清晰可见，不易出现少打锚杆的隐蔽工程。

5、改进后打眼及装药延长20min，清理危岩或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续施工，反而节省了不少时间。

6、改进后减少超挖量15%，大大减少了喷射混凝土超挖回填量，节省了水泥、黄砂、石子、速凝剂等喷浆料。

四、结语

通过在北翼二水平里段乘人车场实验锚喷支护优化改进方案,

取得了较好成效,有效的解决了传统锚喷支护存在的问题，提高了光爆效果和工程质量，增强了锚喷支护强度，杜绝了安全隐患与事故，降低了材料消耗，使煤矿岩石巷道锚喷支护更加科学、完善，具有广泛的推广应用前景。

参考文献：

[1] 何满潮．中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[m]．徐州：中国矿业大学出版社，1996.

[2] 薛顺勋、宋文太、库明欣．煤巷锚杆支护施工指南[m]．北