淺談錨網噴技術在煤礦的應用

【摘 要】本文分析了錨噴和錨網噴射混凝土施工的噴射混凝土施工設備布置、錨桿噴射混凝土支護、錨網噴射混凝土施工等技術措施。

【關鍵詞】錨噴；錨網；混凝土；支護結構；施工技術

為了保持煤礦巷道的穩定性，防止圍巖垮落或變形過大，巷道掘進后一般都要進行支護。過去大多是架設棚式支架與砌筑石材整體式支架來維護巷道，這些支護方式的缺點是加大了掘進斷面，影響了掘進速度，還使爆破、運輸、支護等材料費用高。支護效果上，埋深厚，砼碹開裂，巷道變形，底鼓現象比較嚴重，滿足不了安全生產的需要。現在錨網噴支護在礦山得到了較廣泛的使用，可明顯改善圍巖受力狀態，有效地控制圍巖變形，提高支護的安全可靠性。與砼碹相比，錨噴、錨網噴和錨網索噴聯合支護技術可減少掘進荒斷面，降低支護費用，經濟效益顯著。錨網噴支護技術可縮短工期。因掘進斷面比砼碹支護方式小，掘進工程量小，掘進速度快，可縮短工期20%左右。這是支護技術的一次重大革新與進步。目前，一些煤礦采用錨網噴支護技術。在采用此項技術后，噴射混凝土作為用噴射方法制備的混凝土，是砂石料、水泥和速凝劑等材料攪拌而形成，借助混凝土噴射機使混合物在壓縮空氣的作用下，通過軟管輸送到噴嘴處。在噴嘴處加水混合并形成料束，高速噴敷在圍巖表面上，就可形成噴射混凝土層，以支護礦井圍巖。錨桿和噴射混凝土兩種支護手段經常相互配合、補充，聯合使用，形成錨桿噴射混凝土支護，能夠增加它們對圍巖的支護能力，可以適應多種圍巖條件。

1.噴射混凝土的原材料及其配比

1.1水泥

應優先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，它凝結硬化快，早期強度高、凝結快。也可從實際出發選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質硅酸鹽水泥。水泥標號一般不得低于325號，不能使用過期、受潮結塊的水泥。

1.2砂子

為了保證混凝土強度，防止混凝土硬化后的收縮和減少粉塵噴射混凝土中的細骨料應采用堅硬干凈的中砂或粗砂，細度模數宜大于2.5，含泥量宜小于5％。細砂會增加噴射混凝土的干縮變形，過細的粉砂易產生粉塵，影響操作人員的身體健康。

1.3石子

應采用堅硬耐久的卵石（礫石）與碎石，粒徑小于15mm，大于5mm。卵石因其光滑干凈，對噴射機和輸料管路磨損少，有利于遠距離輸料和減少堵管故障。碎石混凝土比卵石混凝土強度高，噴射作業中回彈率也較低，但碎石有棱角，表面粗糙，會對噴射機和輸料管路磨損，應少用。

1.4水

飲用水及清潔的天然水可以作為噴射混凝土混合水。混合水不應含有影響水泥正常凝結與硬化的物質，不得使用污水和pH值小于4的酸性水、含硫酸鹽超過水重1％的水，以及含油脂、糖類的水。

1.5速凝劑

速凝劑的作用是使混凝土快凝并迅速達到較高強度。速凝劑的作用主要有兩點：①加快水泥硬化。②提高混凝土早期強度。用量一般約為水泥用量的3％-7%。由于噴射混凝土施工工藝的特點，在選擇噴射混凝土配比時，既要滿足支護方面的要求，還應考慮施工工藝的要求。

2.噴射混凝土支護結構

噴射混凝土的結構選擇，要視巷道的地質條件、圍巖、工程斷面、跨度等情況確定。《規范》規定了在各種條件下錨噴支護參數選擇，可以結合施工情況選用，支護結構一般可分為以下幾類：

（1）噴砂漿支護是在巷道周圍圍巖表面噴一層砂漿的支護形式，主要用以封閉圍巖使之不與不利環境接觸，減緩其風化、侵蝕等作用。噴砂漿的標號要等于或大于15號，噴砂漿的厚度應等于或大于10mm，小于50mm。

（2）噴射混凝土支護是以較高的速度射入張開的節理裂隙，產生如同石墻灰縫一樣的粘結作用，從而提高了巖體的粘結力和內摩擦角，也就是提高了圍巖的強度。同時噴射混凝土層封閉了圍巖，能夠防止因水和風化作用造成圍巖的破壞與剝落。根據它的使用功能，分為臨時支護、永久支護。

（3）錨桿噴射混凝土支護是錨桿和噴射混凝土聯合支護的一種支護結構，這種結構既能充分發揮錨桿的作用，又能充分發揮噴射混凝土的作用，兩種作用相結合，有效地改進了支護的效能。

（4）錨桿噴射混凝土金屬網聯合支護是錨桿、金屬網和噴射混凝土進行聯合支護的形式。在噴射混凝土之前敷設金屬網，噴后成鋼筋混凝土層，提高了噴層的整體性，改善了噴層的抗拉性能，這就形成了錨網噴聯合支護，能有效地支護松散破碎的軟弱巖層。一般金屬網的網格不小于100mm，金屬網所用鋼筋或鋼絲直徑為2.5-10mm，施工時應注意用錨桿固定牢靠，金屬網間要用鐵絲綁扎結實，鋼筋保護層厚度不應小于20mm、不大于40mm，必須能與噴射混凝土密切結合產生強度。

（5）鋼纖維噴射混凝土支護是在噴射混凝土中摻入適當鋼纖維，以提高噴射混凝土性能的支護。較多地應用于過斷層破碎帶的巷道支護和大斷面交叉點，或處理冒頂等事故，也可在裂隙、節理發達的圍巖以及承受擾動影響的巷道和高速水流沖刷中使用，一般碳素鋼纖維的抗拉強度不得低于380MPa，鋼纖維的直徑應控制在0.3-0.5mm，鋼纖維的長度20-25mm，鋼纖維摻量應為混合料質量的3%-6%。

（6）鋼架噴射混凝土聯合支護是在軟巖中應用的一種支護結構，先在掘進后架設鋼架，允許圍巖收斂變形，穩定后再進行噴射混凝土支護，把鋼架噴在里面，有時也打一些錨桿，控制圍巖變形。鋼架自身仍保持相當的支護能力，被噴射混凝土裹住后又起鋼筋加固作用．而噴射混凝土層的柔性，對圍巖穩定后的微量變形可以適應。

3.錨噴和錨網噴射混凝土施工

3.1噴射混凝土施工設備布置

噴射混凝土施工設備的布置，要以施工安全、高效操作為前提．盡量縮短混合料攪拌機與噴射機之間的距離。如攪拌機設在地面，按一定比例攪拌的粗細骨料運往井下，在現場與水泥、速凝劑一起攪拌后噴射，噴射機至作業面的距離要近，以便提高效率，防止堵管。斜井施工中噴射機布置在井口進行長距離輸料時，應檢查鋪設輸料管，不宜用彎頭，改變輸料管徑時應用錐形變徑接頭，以減少運輸阻力，防止管路堵塞。使用壓力水箱向噴頭供水時，水箱位置設置在噴射機司機、噴射手的可視范圍內，調節和控制水箱壓力。攪拌機、上料機、噴射機等均應布置在巷道一側，以便掘進排研和噴射混凝土供料車能隨時通過，確保連續施工。

3.2錨桿噴射混凝土支護

錨桿的施工要根據錨桿的型號而不同。在掘進后，先安裝臨時錨桿，繼而噴薄層混凝土，再進行復噴達到設計規定的噴層厚度，頂板情況良好時，噴一薄層混凝土，再安裝錨桿，再進行復噴，達到設計規定的噴層厚度。

3.3錨網噴射混凝土施工

錨桿的施工對于破碎軟巖斷層帶需增加金屬網一層或兩層，增大其強度，起到鋼筋混凝土的作用，鋼筋網鋪設在使用前清除污銹，在圍巖表面噴射一薄層棍凝土后再鋪設金屬網，金屬網與錨桿或其他堅固件應聯結牢固。金屬網片也應互相綁扎緊密，使之在噴射混凝土操作時不晃動，鋼筋網的網格尺寸應等于或小于150mm，采用金屬網時，第一層金屬網被噴射混凝土覆蓋后再鋪設第二層金屬網。

鋼筋網在噴射混凝土中的位置。鋼筋網與巖面的間隙，或噴射混凝土厚度應大于30mm，網筋保護層的厚度應等于或大于20mm，小于40mm。這有利于鋼筋網噴射混凝土的應力分布和受力狀態，利于防止噴射混凝土支護表面破損。

噴射混凝土之前，應先檢查巷道斷面尺寸是否符合要求；撬掉巖面上的活石，清除巷道兩幫基底的存矸，使達到設計規定的深度（底板以下100mm）；認真檢查機械設備、管線和其它設施，發現問題及時解決。 [科]