巷道施工中光爆锚喷支护技术应用

浅谈巷道施工中光爆锚喷支护技术的应用
一、前言
光爆锚喷与普通爆破法及传统的砌碹支护、支架支护相比，具有快速高效、经济、安全、劳动强度低、适应条件广等优点。

锚喷支护技术在煤矿井巷工程中应用已有近50多年的历史，经过不断的探索、实践和发展，锚喷支护已被广泛采用并在理论和施工中形成了比较完善的系统。

锚喷支护做为一种支护形式，在采矿、水利、隧道等地下工程得到广泛的应用，有些矿井锚喷支护的巷道占巷道总量的80％～90％，称为锚喷化矿井。

二、合理选择光面爆破参数
合理选择爆破参数，使爆破后的井巷断面轮廓符合设计尺寸要求，在周边轮廓线上尽可能留下炮眼痕迹，保持围岩的自身强度，是光爆锚喷的基本要求。

我们从实践中认识到提高光爆效果，主要是靠合理选择光爆参数。

光面爆破时，涉及的参数很多，最主要的参数有炸药及装药结构，不偶合系数，炮孔间距，最小抵抗线，炮孔深度等等。

这些参数可直接影响光爆质量，它们是光面爆破最基本的也是最关键的因素。

因此，合理正确的选择和确定这些参数至关重要。

1、炸药及装药结构
光爆所要求的炸药应是爆速低、猛度低、密度低、爆炸稳定性高的低级或低中级炸药。

目前我国光爆施工中，主要使用硝铵类炸药、胶质类炸药以及专门的光爆专用炸药等，这些炸药都符合上述
低爆速、低猛度、低密度的要求。

装药结构，常采用不偶合装药，改变装药结构。

采用细长管装药、小管装药、空气间隔装药以及普通药卷常规装药，来实现光面爆破。

孔口常用炮泥堵塞或不堵塞而反向装药。

2、不偶合系数
构成不偶合装药的途径：一是不改变现有普通硝铵类炸药药卷直径而加大炮孔直径。

二是改变现有的药卷直径为小直径药卷或采用光爆专用炸药。

实践证明，在一般光爆施工中，不偶合系数选用1.5—2.0光爆效果最好。

3、炮孔间距e、最小抵抗线w
实践证明：一般软弱岩体、中等坚硬的岩体和比较坚硬的岩体，孔距要小于或等于抵抗线厚度，这样，使相邻两眼孔产生的应力波相遇之后，才能在达到抵抗线边缘之前，贯通孔距。

通常在施工中，孔距e值可选在300—650 mm左右。

当岩石较软弱、节理裂隙较发育或巷道跨度较小时，e值可适当减少为
300-400mm；中硬或中硬以上的岩石，e值可选在400－500㎜，岩石坚硬完整时，可选在450—650mm。

另外有人建议，把孔距e确定为炮孔直径的8－15倍。

抵抗线厚度w值的选择通常300－700mm，当岩石较松软时，w
值可选在400－700mm；中等硬度时，w值可选在350—600㎜；坚硬完整时w可选在300—500mm。

孔距e和抵抗线w的比值称为密集系数，用符号m表示，一般取m值在0.6－1.2之间。

坚硬完整和
比较坚硬的岩体，密集系数值取0.8－1．2；岩石特别坚硬时，m
值最大可取到l.5；中硬及中硬以下的岩体中，密集系数取0.6—1.0。

在施工中，根据岩石的变化，巷道断面的大小，及时的将e
和w调整到最有利于光爆的程度，或者说调整到最有利于提高光爆质量的程度。

4、炮孔深度
一般情况下不提倡眼孔深度少于1．2m。

当炮孔深度不足1.8m 时为浅孔爆破；当炮孔深度在1．8—2．5m时为中深孔爆破，孔深超过2．5m时为深孔爆破。

三、锚喷支护技术
1、岩巷中的锚喷支护方法
在岩层节理发育、松软破碎的岩巷中，主要采用锚网喷支护。

因软岩巷道围岩变形较为明显，刚性的混凝土喷层不适应变形大的要求，用钢筋网给以加固来提高混凝土的整体性，使混凝土应力均匀分布，增加喷层的抗拉、抗剪强度．防止喷层开裂；金属网钢筋直径一般选用φ6.5mm，设计网格一般为100×100㎜或150×150㎜，节点全部焊接。

金属网片的规格，为设计锚杆排间距的2倍加网片搭接长度，以保证按锚杆的间排距设计位置正好把网边及网固定牢。

进行支护的方法是放炮后立即除掉顶板浮石，在巷道顶部喷一层30～50㎜厚的混凝土，接着打锚杆眼，铺设金属网，安装锚杆。

金属网的接茬处必须打一排锚杆，以保证网的铺设质量。

锚杆的托板要压紧网片，并压紧至岩面，挂网后进行第二次喷射混凝土，
达到设计规定的厚度。

2、保征喷层质量及降低粉尘回弹的措施
为保证喷层质量．我们对喷射混凝土的水泥标号、水质，砂子、石子等喷浆材料都有严格规定，并要求砂子、石子用水冲洗干净，严格控制喷浆材料的配合比、水灰比及添加剂掺量，初喷及复喷前都要吹洗岩面粉尘，并保证喷层厚度，喷后派人对喷面进行定时洒水养护。

3、锚喷支护质量的检测
锚喷支护质量主要检测项目为：锚杆数量、角度、锚固深度、间排距、锚固力、喷射混凝土的厚度与强度等。

检查的方法是：锚杆锚固力是在未被喷射混凝土覆盖前，采用锚杆拉力计进行检测；锚杆间、排距的检测是在未被喷射混凝土覆盖前，在工作面用量尺直接量测；锚杆角度采用量尺检测锚杆与围岩表向的垂直度；喷层厚度采用打深度孔量尺直接量测；混凝土的强度采用点荷载法检测，计算出混凝土的强度。

四、几点误区
1、喷射混凝土层过厚
巷道施工时，在围岩稳定性较差的条件下，加大喷层厚度是正确的，但这个厚度的增加是有限的。

有不少矿井在巷道穿过破碎地带时把喷层厚度过于加大，甚至超过250㎜。

“喷射混凝土层越厚，其支护作用越好”的观点是错误的。

2、在施工中以一次喷全厚代替两次喷射
喷射混凝土厚度在50～100㎜以上时应该分两次喷射，即在围岩开挖后初喷20～50㎜，以后在围岩基本稳定后进行二次喷射达到设计厚度。

不少矿井为了减轻劳动强度，加快掘进速度，把分两次喷射的混凝土并成一次完成。

“既然喷层厚度一样，支护效果就差不多”。

这种观点或做法也是错误的。

一次喷射和分两次喷射在支护作用原理与效果上有很大差别。

(1)喷层对围岩的支护作用不同。

混凝土喷层的柔性随其厚度增大而减小。

初喷较薄的混凝土既能及早封闭围岩，防止进一步风化，又具有较大柔性，能随围岩一起变形、位移，使围岩内部的应力得以充分释放，大大降低二次支护的负荷。

把两次喷射并成一次完成，过早地喷上较厚的混凝土，限制了围岩内部能量的释放，增大了支护负荷，降低了相同支护参数下的支护效果。

(2)喷层与围岩的致密紧贴程度不同。

混凝土在高速喷射过程中，水泥颗粒受到连续碰撞冲击，与围岩能致密紧贴，但其致密紧贴的程度是受末固结喷层厚度的影响的。

喷层厚度增大，自重增大，尤其会降低巷道顶部的喷层致密程度；喷层厚度增大，已喷混凝土尚未固结、塑性较大，也降低了后续喷层的致密性；如果能分两次喷射，第一层喷层已经固结后再喷，这一不利因素即会消除。

由上可知，喷层总厚度相同，分两次喷还是并成一次完成，在喷层的致密程度、喷层强度以及对围岩的支持作用上有很大差别，支护效果有很大差别。

3、选用不合理的支护型式与锚喷支护配合
除了锚喷支护以外，可缩性u型钢拱型支架也是我国煤矿常用的支护形式。

在围岩破碎、地压较大时，不少矿井把这两种常用支护型式联合起来，并称之为“加强支护”。

粗一看，这种联合支护应该是很好的，因为在一般条件下单独使用任何一种支护都有较好的效果，两者又都允许围岩有一定的位移。

因此，想当然地认为在条件较差的地段把两者联合起来是不成问题的。

但再细分析一下，这种预期的支护效果是达不到的，究其原因是锚喷支护与可缩性u 型钢支架不能互相配合造成的。

4、支护参数不合理
在许多矿区，不同地质条件下的巷道支护参数变化不大，甚至没有变化，其原因是缺乏可靠的依据来调整支护参数，以至于造成大量浪费或支护不够安全，埋下了施工隐患。

巷道支护参数的确定受许多因素的影响，如围岩的强度与节理裂隙的发育程度、矿山压力的大小与方向、受采掘影响的程度和时间以及巷道施工的工艺过程等等，至今仍无较为精确的确定方法，目前常用的还是工程类比法；工程类比法确定支护参数简单易行，但不够准确。

在施工设计时，为了不担风险，设计者往往偏于过分保守，从而造成大量浪费。

五、几点体会
1、锚喷支护突破了传统的支护概念，优越于传统的支架、砌碹支护方式，通过对围岩的及时锚固和喷射混凝土，变被动支护为主动支护，提高了围岩强度，防止围岩的松动和风化，充分发挥围岩
本身的支承自稳能力。

把围岩由荷载变为承载结构，使围岩与支护材料共同作用，达到支护巷道的目的。

在工艺上便于操作，降低了工人的劳动强度，在支护方式和支护费用上也明显优于其他支护。

2、由于矿井地质条件复杂，岩体结构多变，在应用锚喷支护技术时，必须根据具体情况，具体分析，研究合理的锚喷支护结构。

3、锚喷支护必须与光面爆破相结合。

光面爆破是搞好锚喷支护的关键之一。

施工时要根据不同的岩性及时调整爆破参数，保证巷道掘进时光爆成型好。

4、锚喷支护的质量与锚喷支护材料、各道工序的质量有关。

锚喷支护材料必须符合规定，各道施工工序必须按质量标准严格把关，并建立行之有效的管理制度，严格执行，以保证施工质量。