鐵礦巷道掘進施工技術(shù)

吳　迪（河鋼集團礦業(yè)公司田興鐵礦,河北　灤縣　063700）

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鐵礦巷道掘進施工技術(shù)

吳迪
（河鋼集團礦業(yè)公司田興鐵礦,河北灤縣063700）

摘 要：某鐵礦礦體及圍巖中節(jié)理裂隙十分發(fā)育，局部巖層自穩(wěn)能力極差，前期施工采用少穿孔多裝藥的爆破方式，支護工作效率低成本高效果差。采用光面爆破技術(shù)，可減小對巖石的擾動破壞，結(jié)合超前預(yù)支護配合錨噴網(wǎng)支護技術(shù)，充分利用圍巖的自支承能力，有效的預(yù)防了垮冒現(xiàn)象的發(fā)生，同時降低了支護成本，加快了掘進速度。

關(guān)鍵詞：巷道掘進；節(jié)理發(fā)育；垮冒；光面爆破；超前預(yù)支護；錨噴網(wǎng)

0　引言

某鐵礦礦體主要賦存于黑云變粒巖和部分云母石英片巖中，產(chǎn)狀與圍巖一致。巖石在深部較軟，節(jié)理、裂隙十分發(fā)育，泥質(zhì)充填物存在于節(jié)理間，遇水軟化膨脹，大都呈散體堆砌狀，整體穩(wěn)固性較差。巷道開挖后，局部圍巖自穩(wěn)時間極短，來不及支護就發(fā)生變形垮冒，嚴重制約了該礦巷道的掘進施工進度。

1　巷道掘進施工

1.1支護現(xiàn)狀

（1）預(yù)支護：掘進這個礦巷道時如碰到的巖層解理發(fā)育顯著不穩(wěn)定，基于對垮冒現(xiàn)象在爆破后形成的預(yù)防、確保安全施工所需，巷道頂板輪廓線在施工之前打3.5米深、10-15度孔仰角、間隔200～300毫米孔距的炮孔13-15個，把40毫米鋼管錨桿（四米長）插入孔中，不固定抑或簡單固定鋼管自由端，掘進作業(yè)在安裝鋼管結(jié)束后就可展開，1.8-2.2米是每次進尺標準；（2）支護形式：用鋼拱架來支護圍巖的容易垮冒部位；噴射30-50毫米厚的混凝土來支護穩(wěn)固圍巖部位；（3）爆破形式：一般來說，把總計裝50公斤炸藥的37 個2.2-2.4米深的炮孔布置在3.8米×3.6米斷面，起爆經(jīng)由炸藥乳化、導(dǎo)爆雷管完成。

1.2不足之處研究

（1）超前錨桿預(yù)支護技術(shù)在這個礦中運用，鋼管直徑較大，錨桿孔相互之間的距離偏小，巷道頂板處像產(chǎn)生了弱面，會切割割損壞原有巖層，而且因為有較大的錨桿孔仰角，所以在開挖掘進之后，獨立懸吊巖體會在在錨桿下部產(chǎn)生，冒落很容易形成；（2）掘進開挖時，因為爆破方式是多裝藥、少打孔，有明顯超欠挖狀況，巷道無法有效成型，發(fā)生顯著應(yīng)力集中，有較大的爆破松動圈，會明顯擾動破壞圍巖，散體堆砌狀巖層松動會就此形成于超前錨桿的上部，因為鋼管錨桿自由端根本不存在支撐力、重力場作用，頂板垮冒事故最終形成。通常來說，至少要十天才能處理完5米左右的垮冒段，這給掘進施工進度帶來顯著影響；（3）通常運用鋼拱架來支護巷道圍巖易垮冒段，這是一種作業(yè)周期長、支護成本高的被動型支護方法，增加了工程建筑時間、成本，而且會埋下開挖未來回采進路的隱患。對圍巖自穩(wěn)時間短這一特征極難有效適應(yīng)；（4）混凝土噴射支護巷道圍巖相對穩(wěn)固的部位。操作時通常要噴2次，二次間隔1到2天，如果2次噴射間隔過久，應(yīng)有功能無法發(fā)揮，支護效果會被弱化。每次噴射20-30毫米厚。因為只噴1次厚度太薄，無法進行剪應(yīng)力、拉應(yīng)力傳遞。

2　改進掘進方式

2.1爆破

不穩(wěn)固巷道超欠挖量會被光面爆破降低。巖壁在爆破后沒有明顯應(yīng)力集中狀況，變得平滑，破壞、擾動圍巖弱化，對圍巖完整性形成保護，提升了其穩(wěn)定性；配合運用鋼拱架、超前錨桿錨噴網(wǎng)這類支護，巷道穩(wěn)定性獲得保障，迅速安全的掘進目標實現(xiàn)。比如，開挖超前預(yù)支護巷道時， 1.4-1.6米爆破進尺量/次，3.8米×3.6米巷道斷面，500-600毫米周邊孔距離，周邊孔加密；600-700毫米光爆層厚度(最小抵抗線)；0.6-0.7為周邊孔的密集系數(shù)（顧及圍巖節(jié)理相對發(fā)育），圖1為炮孔布局。

鑿巖過程中，炮孔底落于同一平面，炮孔互相平行，周邊孔位準確，表1為爆破參數(shù)。

表1　　　　　　　　　

孔內(nèi)均勻分布炸藥，頂部孔是不耦合裝藥，桶形直孔掏槽，要一起起爆周邊孔。光爆層在起爆過程中處在最后起爆，以便把夾制功能克服。

2.2 改進支護方案

（1）混凝土噴射支護。混凝土噴射支護巷道圍巖相對穩(wěn)固部位。浮石清理、巷道檢查以及巷道欠挖處理等是噴射前工作，基于對受噴面墜落混凝土現(xiàn)象預(yù)防所需，噴射要由墻角朝上進行，1次噴層厚度從下到上逐步變薄，即從下部的100毫米變成上部的50毫米。二次噴射間隔約在20分鐘，完成噴射之后，混凝土必須達到100毫米厚。

（2）錨噴支護。宜運用錨噴支護圍巖有明顯暴露面積而相對穩(wěn)固或圍巖節(jié)理相對發(fā)育且相對穩(wěn)固部位。螺紋鋼錨桿規(guī)格18毫米×2700毫米，把托盤用螺母緊固裝于自由端，1米×1米錨桿間距。安裝錨桿結(jié)束之后混凝土噴射開始。

3　結(jié)語

在巖層不穩(wěn)固易垮冒地段使用超前預(yù)支護技術(shù)，對開挖段周邊巖層起到預(yù)先錨固和支撐作用，有效預(yù)防冒頂現(xiàn)象的發(fā)生錨噴網(wǎng)支護，使開挖巷道周邊巖體和錨桿網(wǎng)片混凝土組成整體結(jié)構(gòu)，形成組合拱作用，充分發(fā)揮圍巖的自支承能力，阻止深部圍巖的變形 采用光面爆破技術(shù)和錨噴網(wǎng)支護，可大大降低巷道的支護成本，提高了掘進速度。

參考文獻:

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作者簡介：吳迪，男，河北唐山人，采礦助理工程師，主要從事：特大型鐵礦礦山基建工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.095