摘要：開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司是我國(guó)化工優(yōu)質(zhì)磷肥生產(chǎn)的重要基地。隨著礦山淺部礦床開采完畢，礦山主要開拓及采準(zhǔn)巷道已進(jìn)入深部地帶。文章在原有的支護(hù)技術(shù)與措施基礎(chǔ)上研究提出了采用錨噴網(wǎng)支護(hù)方式，并對(duì)其施工工藝過程進(jìn)行了介紹，為類似礦山軟巖巷道掘進(jìn)提供了依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：開磷集團(tuán)；軟巖巷道；錨噴網(wǎng)支護(hù)；施工工藝

　　開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司地處貴州省開陽縣金中鎮(zhèn)境內(nèi)，是我國(guó)化工優(yōu)質(zhì)磷肥生產(chǎn)的重要基地。隨著礦山淺部礦床開采完畢，公司下屬6個(gè)礦山中已有多個(gè)礦山開拓采準(zhǔn)進(jìn)入到+600～+800m水平，距地表深度達(dá)500～600m，礦床地壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，因而帶來的問題是：礦山主要開拓及采準(zhǔn)巷道支護(hù)困難，原有的支護(hù)技術(shù)與措施失效，巷道返修率高，永久性巷道支護(hù)后存在經(jīng)常性冒頂、片幫、底鼓等現(xiàn)象，需要多次維護(hù)與加固，維護(hù)工作量大，支護(hù)成本高；其它采準(zhǔn)巷道支護(hù)時(shí)間短，維護(hù)量大，作業(yè)不安全，對(duì)礦山的正常安全開采帶來了嚴(yán)重影響。本次研究提出青菜沖礦巷道支護(hù)方法及其施工工藝，為礦山深部軟巖巷道掘進(jìn)提供了技術(shù)保障。

　　一、錨噴網(wǎng)支護(hù)理論的提出

　　噴網(wǎng)支護(hù)因其施工方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在青菜沖礦的生產(chǎn)實(shí)踐中已被廣泛采用。為了有效地控制圍巖的變形必須滿足巷道圍巖與支護(hù)體強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)上的耦合。必須采用錨桿支護(hù)，錨桿支護(hù)是一種主動(dòng)支護(hù)形式，代表了巷道支護(hù)的發(fā)展方向。

　　二、錨噴網(wǎng)支護(hù)施工材料的選擇

　　近十幾年來，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者對(duì)錨桿作用機(jī)理作了大量的深入研究與探討，進(jìn)一步揭示了錨桿支護(hù)的實(shí)質(zhì)，促進(jìn)了錨桿支護(hù)理論研究的發(fā)展，擴(kuò)大了錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的范圍。

　　（一）錨桿桿體的選擇

　　根據(jù)巷道高強(qiáng)度支護(hù)的要求，選用20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，其表面有凹凸紋理，不需要作任何處理即能保證錨桿與錨固劑之間較高的粘結(jié)強(qiáng)度。

　�。ǘ�）錨桿直徑和錨孔直徑的選擇

　　水泥砂漿錨桿直徑的選擇從支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益兩方面考慮。從支護(hù)效果看，在其它條件一定的情況下，錨桿支護(hù)強(qiáng)度的大小與桿體直徑成正比，也就是說，直徑越大，支護(hù)強(qiáng)度越高，圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化效果越好；從經(jīng)濟(jì)方面考慮，錨桿直徑對(duì)錨桿材料成本的影響不是很明顯，考慮到“三徑”合理匹配，決定選用20mm的錨桿，與水泥砂漿錨桿直徑相匹配的錨孔直徑為29mm。

　�。ㄈ�）混凝土的材料與配合比

　　水泥采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不低于425號(hào)；砂采用中砂或粗中砂混合的石英砂，含泥量不超過3%；石子采用碎石粒徑不超過10mm；水采用潔凈的水，不應(yīng)含有雜質(zhì)；添加劑盡量使用中性和不降低噴射混凝土強(qiáng)度的速凝劑；配合比（重量比）為：水泥∶粗中混合砂子∶石子（1∶2∶2）。

　　（四）護(hù)網(wǎng)的選擇

　　從支護(hù)強(qiáng)度和剛度考慮，護(hù)網(wǎng)選用鋼筋網(wǎng)，材質(zhì)選用A3鋼，鋼筋直徑為6mm；網(wǎng)度為150mm×150mm；從循環(huán)進(jìn)尺和巷道周長(zhǎng)考慮，網(wǎng)片選用2000mm×2000mm。

　　（五）錨噴網(wǎng)支護(hù)巷道掘進(jìn)光面爆破參數(shù)

　　光面爆破技術(shù)是巷道“新奧法”施工的必需條件，采用光面爆破技術(shù)可以減少巷道超挖，維護(hù)巷道與圍巖的穩(wěn)定性，減少支護(hù)工作量，節(jié)約支護(hù)成本。

　　根據(jù)青菜沖礦巷道施工特征及巖石的力學(xué)特性，巷道光面爆破參數(shù)選擇如下：

　　炮眼直徑d：采用鑿巖臺(tái)車鑿巖，孔徑為42mm。

　　周邊眼間距E：根據(jù)光面爆破經(jīng)驗(yàn)公式，周邊眼距與炮眼直徑的關(guān)系為：E=（8～18）d。一般根據(jù)圍巖類別確定E值大小，如果巖石完整性差，E值必須取小值。根據(jù)青菜沖礦地質(zhì)情況及開挖巖石特征，E值取45cm。

　　周邊眼深度L：從光面爆破的要求看，炮眼越深，輪廓面縱向平整度愈好控制。但是，亦會(huì)受到鑿巖設(shè)備、爆破器材性能、巖石類別及完整性等因素的影響。根據(jù)青菜沖礦施工設(shè)備及巖石類別、完整程度，L確定為3.0m。

　　周邊眼角度α：周邊眼原則上應(yīng)布置在開挖面的設(shè)計(jì)輪廓線上，并與巷道軸線平行。但是，由于鑿巖機(jī)鉆鑿周邊眼時(shí)，受到鑿巖設(shè)備構(gòu)造的限制，以及拱部和墻部巖壁的制約，鉆眼不得不存在一定的偏斜角α，偏斜角度的大小可依據(jù)炮眼深度進(jìn)行調(diào)整，使其眼底能落在設(shè)計(jì)輪廓線外10cm左右為宜。故巷道施工時(shí)，α值一般取3°～5°。

　　最小抵抗線W：理論和實(shí)踐證明，光面爆破炮眼間距與最小抵抗線之比取0.8最好，即E/W=0.8。故在馬路坪隧道施工中，W值為60cm。

　　不偶合系數(shù)D和周邊眼炸藥直徑不偶合系數(shù)（即炮眼和炸藥直徑的比值）：實(shí)踐證明，藥卷在有空隙的炮眼中（不偶合裝藥）爆炸時(shí)，形成的沖擊波隨不偶合系數(shù)D的增大而衰減，D值一般取1.25～2.0。

　　周邊眼裝藥集中度和裝藥量：根據(jù)巷道施工相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，周邊眼裝藥集中度q=0.2～0.3kg/m。裝藥集中度過大易破壞巷道輪廓巖面，過小則爆不下來。根據(jù)青菜沖礦施工技術(shù)條件，取q=0.2kg/m。以周邊眼鉆眼深度3.0m計(jì)算，堵炮口炮泥長(zhǎng)度為30cm，炮泥外留20cm。故每眼裝藥量為：（3.0-0.3-0.2）×0.2=0.5kg。

　　三、錨噴網(wǎng)支護(hù)施工工藝及技術(shù)

　　錨噴網(wǎng)支護(hù)施工工藝流程為：爆破→巷道成型→噴射第一層混凝土→養(yǎng)護(hù)→打錨桿孔→安裝錨桿→掛頂網(wǎng)→打錨桿孔→安裝管縫式錨桿→掛幫網(wǎng)→噴射第二層混凝土→養(yǎng)護(hù)。

　�。ㄒ唬┥皾{錨桿的安裝

　　錨桿施工前，應(yīng)對(duì)下列事實(shí)進(jìn)行調(diào)查核實(shí)：

　　（1）工程計(jì)劃、設(shè)計(jì)圖等基礎(chǔ)資料是否齊備；

　　（2）井下施工用水水質(zhì)，地下水對(duì)鉆孔、注漿的影響；

　　（3）對(duì)巷道周邊設(shè)物和設(shè)置物核實(shí)、復(fù)查；

　�。�4）調(diào)查錨固工程周邊狀態(tài)巖層的處理；

　　（5）作業(yè)限制、環(huán)保規(guī)則、礦山法令等對(duì)工程的影響。

　　1．頂板錨桿的安裝。初噴后，給定錨桿眼眼位，鉆錨桿孔，安裝錨桿。技術(shù)要求：鉆孔過程中對(duì)區(qū)段的位置、巖土分層位置進(jìn)行驗(yàn)證，出現(xiàn)異常及時(shí)采取措施；根據(jù)巖土條件選用一定的鉆孔法、保證孔壁不塌、孔徑符合要求；鉆孔宜用清水；鉆孔使用錨桿鉆機(jī)、按給定的錨桿眼位鉆孔，并要求垂直頂?shù)装�，符合設(shè)計(jì)角度和深度要求；錨桿水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50mm，垂直方向孔距誤差不大于100mm，孔底偏斜尺寸不大于桿長(zhǎng)的3%；鉆進(jìn)時(shí)，開孔推力要小，正常勻速鉆進(jìn)，換釬時(shí)不許挪動(dòng)鉆機(jī)；水泥砂漿要充滿鉆孔；安裝錨桿一般應(yīng)從中間開始，向兩邊進(jìn)行。若頂板出現(xiàn)凸凹不平，應(yīng)先安裝凹處的錨桿，然后再安裝其它錨桿。

　　2．幫錨桿的安裝。幫錨桿施工可始終滯后2排頂錨桿，便于頂幫錨桿平行作業(yè)。技術(shù)要求：鉆孔要垂直巷幫，其它要求同上。

　　3．底角錨桿的布置。布置底角錨桿是控制底鼓的專門措施，一組底角錨桿一般由2根錨桿組成，一根按45°傾角布置，另一根則垂直打入底板。由于垂直向下打孔和錨桿安裝非常困難，所以本試驗(yàn)只布置1根底角錨桿。長(zhǎng)度為3m，間排距為1000mm×1000mm。

　　（二）噴射混凝土

　　噴層總厚度確定為120mm，它由初噴30～50mm、二次復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)厚度兩部分組成。爆破后，首先檢查掘進(jìn)工作面安全狀況，敲幫問頂和撬除活石，然后進(jìn)行初噴。

　　技術(shù)要求：以防頁巖風(fēng)化，初噴要及時(shí)，噴厚均勻，避免巖面裸露，復(fù)噴的混凝土要壓緊金屬網(wǎng)，保持金屬網(wǎng)與巖面緊貼，復(fù)噴混凝土要封住金屬網(wǎng)，以防其銹蝕；每次噴射混凝土后要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，以保證其強(qiáng)度。

　�。ㄈ�）注漿材料及拌制

　　錨孔一般注入水泥或水泥砂漿與地層固定并對(duì)錨桿加以保護(hù)，錨桿的粘結(jié)強(qiáng)度和防腐效果在很大程度上取決于漿液拌合料的成分，漿體拌制質(zhì)量及注入方式。

　　技術(shù)要求：水泥用不低于325號(hào)普通硅酸鹽水泥，水一般用不含硫酸鹽（≯0.1%）和含有機(jī)質(zhì)的水，用清水拌和為好。水灰比用0.40～0.45，當(dāng)用水泥砂漿時(shí)，灰砂比為1:1～1:2，且砂子粒徑不大于2mm，否則要嚴(yán)格過篩，水泥砂漿只能用于一次注漿。為了改善水泥漿在施工中和硬化后的性能，可加入適量外加劑。注漿體強(qiáng)度一般7天不低于20 MPa，28天不低于30MPa。水泥漿拌制要遵守以下原則：水泥、砂要按重量計(jì)算，拌合水要先于水泥、砂子送入攪拌機(jī)，任何外加劑均在攪拌時(shí)間過半后加入，機(jī)械攪拌時(shí)間不少于2min，應(yīng)避免人工攪拌，灰漿攪拌后應(yīng)放入特制容器中，并使其緩慢拌動(dòng)，因此一般用雙筒攪拌機(jī)，以使水泥砂漿連續(xù)注漿。

　　水泥砂漿通過泵和耐壓膠管注入錨桿孔，泵壓范圍為0.1～12MPa，在鉆孔較長(zhǎng)部段上，根據(jù)操作壓力和所使用的注漿方式，還應(yīng)讓水泥漿通入內(nèi)徑為12～25mm的塑料管，該塑料管離鉆孔底的距離通常為150mm，并每隔1～2m就用膠帶將此管與錨桿桿體相連接，注漿后該管就留在孔中。當(dāng)用密封圈或密封袋封閉注漿時(shí)，應(yīng)用一根小直徑排氣管將注漿段內(nèi)空氣排出，如果水泥漿從該管排出，則表明這一段已填滿水泥漿，在壓力進(jìn)一步加大前應(yīng)封閉此管。若要用高壓注漿則常用帶環(huán)的管子，可二次或多次高壓注漿，錨桿承載力可比一次注漿增大一倍。

　　四、結(jié)語

　　在錨噴網(wǎng)支護(hù)施工過程中應(yīng)調(diào)整施工順序和工藝，保障支護(hù)效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，調(diào)整噴射混凝土的時(shí)間，初噴要及時(shí)，第一次復(fù)噴安排在巷道開挖相對(duì)穩(wěn)定期后進(jìn)行，二次復(fù)噴安排在巷道變形穩(wěn)定期后進(jìn)行。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]關(guān)寶樹．隧道工程施工要點(diǎn)集[M]．北京：人民交通出版社，2003.

　　[2]蔣洪勝，侯學(xué)淵．軟土地層中的圓形隧道載荷模式研究[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（4）．

　　[3]P-Lunard.cellular arch Technique for Large–Span Stalion Carern.Thnnels & Tunneling，1991，（11）．

　　[4]朱維申，何滿潮．復(fù)雜條件下圍巖穩(wěn)定性與巖體動(dòng)態(tài)施工力學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，1996．

　　[5]李守柱，黃鼎成，邢念信，徐復(fù)安．軟弱破碎圍巖變形特性[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，1999，（1）．

　　[6]張士林．注漿錨桿作用機(jī)理及技術(shù)參數(shù)研究[D]．遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士論文，1999．

　　[7]鄭穎人，等．地下工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)指南[M]．中國(guó)鐵道出版社，1988．

　　作者簡(jiǎn)介：金宇松（1973－），男，貴州貴陽人，貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司采礦部安全生產(chǎn)技術(shù)室主任，工程師，研究方向：巷道掘進(jìn)和采礦管理、設(shè)計(jì)。