在煤礦開采中,巷道支護(hù)技術(shù)對煤礦安全生產(chǎn)、巷道使用年限以及礦井的經(jīng)濟(jì)效益都有影響。光爆錨噴支護(hù)與傳統(tǒng)的砌碹支護(hù)、支架支護(hù)相比具有快速高效、成本低、支護(hù)及時、安全、減輕工人勞動強(qiáng)度、適應(yīng)條件廣等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過50多年的不斷探索和發(fā)展錨噴支護(hù)在理論和實踐中已經(jīng)形成了較為完善的系統(tǒng),光爆錨噴支護(hù)能夠在圍巖出現(xiàn)早期破壞前及時對圍巖進(jìn)行加固處理,并且充分利用圍巖自穩(wěn)特性提高圍巖的穩(wěn)定程度控制圍巖變形。
1.光面爆破參數(shù)的合理選擇
通常為了能夠使爆破后的井巷斷面輪廓符合設(shè)計尺寸的要求,需合理選擇爆破參數(shù),盡可能在周邊輪廓線上留下炮眼痕跡,保持圍巖的自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性。光面爆破的實施過程中涉及的主要參數(shù)有不耦合裝藥系數(shù)、炮孔間距、最小抵抗線、炮眼臨近系數(shù)、線裝藥密度、輔助孔與周邊孔等,這些參數(shù)的變化可直接影響爆破的質(zhì)量效果。
1.1不耦合裝藥系數(shù)選擇
不耦合裝藥系數(shù)K=d/d0
d代表炮孔直徑,d0代表藥卷直徑;
當(dāng)不耦合裝藥系數(shù)K=1時,表示炮孔直徑和藥卷直徑完全耦合,炮孔全部被炸藥裝滿,藥卷與孔壁之間沒有空隙,此時爆轟壓力對孔壁作用明顯。
當(dāng)K>1時,表示炮孔直徑與藥卷直徑不耦合,藥卷與孔壁之間有空隙。K越大其空隙也越大。經(jīng)過大量的實驗我們得出:當(dāng)K2~5時光面效果最好一般情況下我們選用K=1.5~2.5為宜。
1.2炮孔間距及最小抵抗線選擇
在實際的施工中為了使爆破能夠達(dá)到設(shè)計要求的斷面形狀,孔距(E)與最小抵抗線(W)之比應(yīng)該有一個合理的比值(M)我們通常稱為周邊眼的密集系數(shù)。假如每個眼的裝藥量相同,如果增大周邊眼距使得M>2時兩個眼單起爆這樣就會在周邊眼間形成欠挖。如果眼距很小即M<1,這樣兩眼間過分破碎就形成超挖。因此如果在每個眼的裝藥量一定的情況下周邊距要合理,并與抵抗線大小之間有合適的比例關(guān)系即周邊眼的密集系數(shù)(M)如果巖石的性質(zhì)不同這個比例關(guān)系也會相應(yīng)發(fā)生變化,根據(jù)有關(guān)資料可得個巖層中所用的光爆參數(shù)如下表所示
通過上表我們可以看出密集系數(shù)M隨著巖石硬度的不同,所取M值不同。一般當(dāng)M取0.8跟1.0之間時爆破效果較好。所以在實際的施工過程中我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場巖石的性質(zhì),并通過相關(guān)實驗取得最近參數(shù)值。
1.3炮孔質(zhì)量要求
光面爆破的炮孔深度、位置、及應(yīng)力都有做到準(zhǔn)確無誤。一般情況下建議眼孔深度不能小于1.2米,通常潛孔爆破炮孔的深度小于1.8米;炮孔深度在1.8米跟2.5米之間的稱之為中深孔爆破,孔深大于2.5米的為深孔爆破。在中硬巖石中周邊孔應(yīng)落在設(shè)計的輪廓線上,眼底不能超過輪廓線100mm,在松軟巖石眼底不能傾斜,且距輪廓線的距離與孔口相同?,F(xiàn)場工作中當(dāng)遇到軟媒層或易脫落層時可根據(jù)實際情況在周邊軟巖夾層打空眼這樣可以起到一定的導(dǎo)向作用,也可以將周邊眼加密。
2.錨桿支護(hù)技術(shù)
錨桿對巷道圍巖的作用原理主要有:聯(lián)接作用,組合作用,整體加固作用。⑴聯(lián)接作用:隧道圍巖有不穩(wěn)定的巖塊和巖層時,可用錨桿將它們連接起來,并盡可能的深入到穩(wěn)定的巖層中。⑵組合作用:依靠錨桿將一定厚度的巖層,尤其是成層的巖層組合在一起,組成組合拱或組合梁,阻止巖層的滑移和塌塌。⑶整體加固作用:通過有規(guī)律布置的錨桿群,將隧道四周一定深度的圍巖進(jìn)行擠壓、粘接加固,組成一個承載環(huán)。由此可以看出錨桿支護(hù)不同于一般的支架支護(hù),它是一種積極的防御型支護(hù)方法。
即便如此錨桿本身也存在一些不足,如果不能夠正確合理的使用,就會影響其作用的發(fā)揮。例如:當(dāng)巖石出現(xiàn)風(fēng)化現(xiàn)象,錨桿與錨桿之間巖石的脫落現(xiàn)象這些錨桿無法提前預(yù)防和防止。如果出現(xiàn)這種情況后再進(jìn)行錨固就不能發(fā)揮很好的作用效果。為了能夠是錨桿發(fā)揮最佳的作用效果,我們可以采取以下幾方面的措施:
(1)巷道斷面形狀和巖層性質(zhì)的不同,錨桿的布置方式的選擇也不同,我們需要根據(jù)圍巖和巷道斷面情況、使用的年限及所受動壓影響等綜合因素來布置錨桿。
(2)為防止圍巖出現(xiàn)脫層、風(fēng)化現(xiàn)象,我們要及時錨固需要注意的是錨桿最低空頂距離要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定不能超過1.5m,其次及時噴射混凝土,初噴時不能超過3m。
(3)最后在錨桿支護(hù)完成后及時進(jìn)行檢測,確保施工質(zhì)量。
3.噴射混凝土技術(shù)
3.1噴漿的參數(shù)要求
在錨桿支護(hù)完成后接下來需要噴射砂漿來加固圍巖。水泥標(biāo)號選用450#,水泥、沙子、石子比例為1:2:2。其中沙子為經(jīng)過篩子篩后的中粒或粗砂,沙子、石子在使用時必須洗凈,水也要使用干凈無雜質(zhì)的,再用專用噴漿機(jī)噴射巖壁,其中巖壁在噴射前必須要保證沖洗干凈。
3.2降低粉塵回彈
針對過去干噴混凝土粉塵大且回彈多等不足,我礦現(xiàn)在全部采用潮料噴射混凝土施工工藝。在噴漿過程中噴頭要距離受噴面1米到1.5米。噴頭在噴射時與噴面最好保持垂直,噴射管長短不同噴射氣壓也不一樣,一般取0.2-0.3MP為宜,水壓要稍高于氣壓。在具體實施過程中由于水泥被吸附在預(yù)濕的砂石料表面進(jìn)而失去了浮游作用,并且噴射時又在噴頭處加入了適量水,所以有效控制了粉塵的污染。按照操作規(guī)定在噴射時控制與噴面直接的距離及夾角、控制好氣壓水壓、以及上料均勻等可有效減少回彈。
3.3混凝土噴射與錨桿相結(jié)合
噴射混凝土與錨桿支護(hù)是相輔相成的,在一定條件下為了防止噴射失效混凝土噴射必須要與錨桿聯(lián)合作用。而錨桿支護(hù)也需要混凝土噴射提高可靠的保證避免失效。兩者結(jié)合再加上光面爆破的有利配合可積極有效得提高圍巖的承載能力保證圍巖穩(wěn)定性。
結(jié)束語
光爆錨噴技術(shù) 在煤礦的巷道掘進(jìn)中發(fā)揮了重大作用,特別實在松軟破碎的巖層中進(jìn)行施工光爆作用更為突出。通過采用光爆法使得巷道成型規(guī)整,更能接近設(shè)計輪廓線的要求,使得圍巖穩(wěn)定,應(yīng)力分布比較均勻,提高了巖體自身的承載能力。
(作者單位:重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司)