曲慶峰，張志遠(yuǎn)

(1.黑龍江省煤礦設(shè)計(jì)院， 黑龍江哈爾濱 150001;2.黑龍江龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司雙陽(yáng)煤礦，黑龍江雙鴨山市 155137)

光面爆破與錨噴支護(hù)在斷層破碎帶巷道施工中的應(yīng)用

曲慶峰1，張志遠(yuǎn)2

(1.黑龍江省煤礦設(shè)計(jì)院， 黑龍江哈爾濱 150001;2.黑龍江龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司雙陽(yáng)煤礦，黑龍江雙鴨山市 155137)

結(jié)合雙陽(yáng)煤礦的生產(chǎn)實(shí)際，介紹了光面爆破、錨噴支護(hù)在斷層破碎帶地段巷道施工中的應(yīng)用，敘述光爆、錨噴支護(hù)的施工方法及要求。

光面爆破;錨噴支護(hù);斷層;破碎帶

雙陽(yáng)煤礦在二段主皮帶井改造工程施工中，通過(guò)采用光面爆破和錨噴支護(hù)先后穿過(guò)了數(shù)條落差比較大的斷層，在所施工的工程中有平巷，也有下山，現(xiàn)在巷道已經(jīng)投入使用，至今支護(hù)狀況良好。

1 地質(zhì)概述

煤層底板巖層依次為頁(yè)巖，砂巖，砂巖和頁(yè)巖互層，層節(jié)理較為發(fā)育，所掘巷道周圍多為承壓煤柱及采空區(qū)，巖性為粉粗砂巖和砂質(zhì)頁(yè)巖互層，泥質(zhì)砂頁(yè)巖和巖質(zhì)泥巖，泥巖和泥質(zhì)黑頁(yè)巖，斷層處巖層遇水常潮解膨脹，爆破后極易片冒，給施工和維護(hù)帶來(lái)很大困難。

2 施工方法

斷層破碎帶地段井巷的掘進(jìn)斷面一般為8～15 m2，多工序平行作業(yè):二掘一噴、一掘一噴、邊掘邊噴及淺眼小循環(huán)，由于構(gòu)造變化較大，循環(huán)進(jìn)度控制在0.8～1.0 m;工序?yàn)楣獗鯂姟㈠^桿超前護(hù)頂、永久錨桿、掛金屬網(wǎng)，復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。當(dāng)施工斷面大至15 m2時(shí)，采用臺(tái)階施工法，上部光爆錨噴，下部錨噴，達(dá)到一次成巷。

2.1 光面爆破

光面爆破根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分3種方法施工。根據(jù)圍巖性質(zhì)和構(gòu)造變化，合理的制定光爆圖表，如表1所示。

表1 爆破說(shuō)明

(1)預(yù)留光面層。在圍巖穩(wěn)定性較差的巖層中光爆，采用淺打眼，較近的周邊眼距，增加空心眼數(shù)量，間隔裝藥，多次起爆的控制爆破方法。

(2)縮小周邊眼位。在圍巖不穩(wěn)定的巖層中，如圍巖為泥巖，炭質(zhì)頁(yè)巖時(shí)，采用中心掏槽，縮小周邊眼距，確保巷道成型，眼距巷道輪廓線600～800 mm。炮眼布置如圖1所示。

圖1 炮眼布置

(3)底部掏槽。在斷層破碎構(gòu)造復(fù)雜層、節(jié)理紊亂的地質(zhì)條件下，采用底部掏槽爆破，人工造型刷邊到設(shè)計(jì)輪廓線，底部掏槽眼距底板約1 m為宜。斷層帶中各種巖性的光爆參數(shù)如表2所示。

2.2 錨噴支護(hù)

針對(duì)斷層破碎帶開(kāi)挖后圍巖壓力大、強(qiáng)度低、松動(dòng)早、來(lái)壓快、易脫落的問(wèn)題，研究圍巖應(yīng)力重新分布規(guī)律，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，選用下述幾種支護(hù)形式。

(1)錨桿—混凝土聯(lián)合支護(hù)。在圍巖不穩(wěn)定區(qū)段，層、節(jié)理裂隙雖然發(fā)育，但并不松散，尤其光爆后頂幫未立即成塊脫落時(shí)，立即迎頭噴射20～30 mm厚的砂漿封閉，作為臨時(shí)支護(hù)。初噴時(shí)速凝劑量為水泥重量的3%～4%，再打永久錨桿掛網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，錨桿為2.2 m×Φ18 mm預(yù)應(yīng)力錨桿，間排距為600 mm×600 mm，混凝土配合比1∶2∶1.5，噴厚為70～100 mm。

(2)錨桿—鋼帶—金屬網(wǎng)—混凝土聯(lián)合支護(hù)。在圍巖易變形脫落時(shí)，為了防止圍巖的變形和松動(dòng)，須在圍巖松動(dòng)前盡早支護(hù)，緊跟迎頭以提供支護(hù)抗力，人工造型刷邊后立即噴護(hù)頂漿10～20 mm厚(砂漿比1∶2)，速凝劑用量為4%～5%，再上鋼帶打永久錨桿掛網(wǎng)。預(yù)應(yīng)力錨桿2.2 m×Φ18 mm，間排距為600 mm×500 mm;鋼帶規(guī)格為長(zhǎng)×寬×厚=巷道的寬度×250 mm×3 mm;金屬網(wǎng)規(guī)格為100×80 mm;混凝土噴厚為100 mm。

(3)錨索和U型鋼梁聯(lián)合支護(hù)。錨桿的組合作用形成組合拱，由于拱內(nèi)的巖體裂隙發(fā)育破壞嚴(yán)重，巖體的強(qiáng)度相對(duì)降低，致使拱的強(qiáng)度降低，故對(duì)于破碎區(qū)，大松動(dòng)圈巷道，單一支護(hù)達(dá)不到理想效果。錨噴支護(hù)能控制圍巖不進(jìn)入有害的松動(dòng)狀態(tài)，調(diào)節(jié)圍巖變形至適當(dāng)位置，當(dāng)通過(guò)斷層破碎帶約1～2個(gè)月時(shí)間，觀察發(fā)現(xiàn)第一次支護(hù)后，圍巖雖然大部分趨于穩(wěn)定，但是支護(hù)強(qiáng)度不足，局部有小塊片落及膨脹鼓裂，裂縫長(zhǎng)3～4 m，寬1～2 mm，且伴有泥質(zhì)暴露。在處理好膨脹鼓裂現(xiàn)象的同時(shí)，在斷層破碎帶處用錨索－U型鋼－復(fù)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)增強(qiáng)抗力，阻止圍巖繼續(xù)變形和位移。其中，錨索長(zhǎng)8 m，間排距1.0 m×2.0 m，噴射混凝土厚100 mm。

3 施工要求

針對(duì)圍巖變形較快的特點(diǎn)，在斷層帶中進(jìn)行錨噴時(shí)，可分兩次支護(hù)，要根據(jù)圍巖自穩(wěn)時(shí)間確定支護(hù)的施工順序和時(shí)間。若圍巖的自穩(wěn)時(shí)間較長(zhǎng)，則先錨后噴;若自穩(wěn)時(shí)間較短，圍巖甚至冒落而難以控制，應(yīng)打超前護(hù)頂錨桿。經(jīng)過(guò)觀察:第一次支護(hù)后，不但限制了圍巖變形的速度，而且允許圍巖產(chǎn)生適當(dāng)?shù)奈灰坪妥冃?，以此?lái)釋放壓力，所以即使局部出現(xiàn)輕微開(kāi)裂、小塊片落也無(wú)妨。圍巖變形基本趨向穩(wěn)定之后，上錨索加大噴厚，施行二次支護(hù)，增大錨固拱的厚度，加強(qiáng)支承拱的作用，以保證支護(hù)的安全。

4 結(jié)語(yǔ)

在充分吸收礦區(qū)建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和深入分析施工方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)雙陽(yáng)礦的斷層多、巖層軟、地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn)，逐步形成了一套適合本礦區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件的井巷施工和支護(hù)方法，使礦井建設(shè)工期大幅度縮短，對(duì)類似礦井支護(hù)具有一定的借鑒意義。

［1］ 《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］ 鄭穎人.地下工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)指南［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008.

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2010－12－16)

曲慶峰(1971－)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事礦井設(shè)計(jì)研究工作。