超前錨桿支護技術在破碎巖體巷道施工中的應用

苗耀龍

(通化鋼鐵集團樺甸礦業有限責任公司)

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超前錨桿支護技術在破碎巖體巷道施工中的應用

苗耀龍

(通化鋼鐵集團樺甸礦業有限責任公司)

摘要超前錨桿支護技術可有效防止破碎帶巷道頂板冒落。以三道溝鐵礦斜坡道施工工程為例，詳細分析了超前錨桿支護技術的施工參數、施工流程及應用效果，實踐證明，該技術有助于確保破碎帶巷道的安全掘進，可供類似工程施工參考。

關鍵詞超前錨桿破碎巖體斜坡道巷道支護

超前錨桿支護技術是一種有效的破碎巖巷施工技術。通鋼集團樺甸礦業公司三道溝鐵礦深部開采工程斜坡道施工中應用了該技術，順利通過了近地表強分化破碎巖層。本研究對該技術的施工參數、施工流程以及應用成果進行詳細分析，供相關應用參考。

1超前錨桿支護作用機理

超前錨桿支護技術實際上是一種懸吊式超前錨桿支護技術[1]。在巷道施工實施爆破前將超前錨桿插入掘進前方的穩定巖層中，在進行爆破作業后，錨桿最前端夾制于原巖中，后端釋放了部分壓力后形成懸臂梁。通過懸吊、組合、擠壓等作用機理將圍巖進行固定，從而將巷道拱頂圍巖形成一定厚度且具有自穩性質的拱殼結構，提高圍巖的自承能力，為后續支護和大斷面開挖創造了安全施工條件。懸吊式超前錨桿支護技術還可與金屬支架焊接牢固、爆破后及時以噴漿臨時封閉破碎圍巖等方法相結合，形成更加穩固的人工組合假頂結構，使其支護的可靠性進一步提高。實踐證明，超前錨桿支護技術對于松軟、破碎圍巖巷道的施工效果顯著。

2應用實例

2.1工程概況

三道溝鐵礦斜坡道工程總長1 760m，設計斷面尺寸為4.2m×4m(三心拱)，但開口處是近地表強分化破碎巖層，且斜上方10m處有一廢棄巷道，該巷道是2006年三道溝鐵礦460m平硐開口時所施工，巷道掘進30m后因圍巖破碎無法支護最終全部冒落廢棄。鑒于斜坡道開口位置已確定，且無更合理的位置可供選擇，針對復雜的地質條件，本研究采用超前錨桿支護技術進行施工。

2.2施工方案

2.2.1總體方案

爆破前在巷道拱頂部位加設超前錨桿，爆破后進行噴漿臨時支護并及時推進金屬支架，將金屬支架與外露的超前錨桿焊接牢固，最后采用混凝土進行永久支護[2-3]。

2.2.2施工工藝流程及相關參數

首先安裝超前錨桿，沿巷道走向在巷道起拱頂輪廓線上，以250mm的間距與巷道走向成12°夾角施工3.0m深的鉆孔，巷道拱頂長6.5m，需施工26個鉆孔，鉆孔施工完畢后安裝錨桿，超前錨桿與距工作面0.5m處的金屬支架焊接牢固。然后進行鑿巖爆破，循環進尺控制在1m，確保爆破后超前錨桿留在掌子面內的長度為1.5m，爆破后應及時對巷道拱頂和可支護的側幫進行噴漿速凝封閉，噴漿厚度為50mm，完成噴漿工作后即開始出渣，出渣完畢后立即進行金屬支架支護，支架間距為1.0m，支架距掌子面0.5m，至此完成1個作業循環。

根據工程實際情況，采用超前錨桿支護的斜坡道長60m，由于斜坡道巷道斷面大，服務年限20a，為保證安全，最后采用300mm厚、強度為C25的混凝土進行永久支護，金屬支架澆筑于混凝土中。斜坡道設計凈斷面尺寸為4.2m×4m(三心拱)，在金屬支架制作安裝時考慮永久支護，支架寬4.4m，為最終混凝土支護留出100mm厚的保護層。超前錨桿金屬支架支護原理見圖1，實際支護效果見圖2。

2.2.3現場施工組織及作業循環

(1)超前錨桿施工。施工時嚴格控制鉆眼角度和深度，確保各鉆孔角度、深度均達到設計要求，在鉆眼過程中若出現鉆孔完成后鉆桿很難或無法拔出的現象，切不可強行將其拔出，應將鉆桿留于孔內作為超前錨桿使用，否則后續錨桿無法打入。鉆孔完畢后，應及時加裝錨桿，根據現場實際情況錨桿，可選擇圓鋼或鋼管，錨桿打入后其外露端部與前一架金屬支架焊接牢固。

圖1　超前錨桿金屬支架支護示意(單位：mm)

(2)鑿巖爆破作業。超前錨桿安裝完畢后開始鑿巖爆破，為減少對巷道圍巖的爆破振動，采用多打眼少裝藥的簡易光爆技術。應嚴格控制爆破進尺，不超過1m，保證爆破后超前錨桿留在掌子面內的長度為1.5m。否則，可能造成超前支護失效、爆破后超前錨桿部分或全部冒落的后果，給后續施工帶來更大的困難。

(3)噴漿臨時封閉。爆破后應加強通風，具備施工條件時及時對巷道拱頂、可支護的側幫進行噴漿支護，盡量縮短裸巷在空氣中的暴露時間，減少圍巖進一步分化。噴漿后開始出渣，由于采用無軌扒渣機進行裝巖，在噴漿層未達到支護強度時即可開始出渣作業，節省時間且效率較高。

(4)金屬支架支護。出渣后，及時架設金屬支架。金屬支架嚴格按設計施工，與前一支架連接牢固，特別注意的是應保證完全接頂。金屬支架在巷道走向上應嚴格控制偏差，以便后續混凝土支護時能夠順利支模。

(5)巷道混凝土支護。斜坡道開口近地表段施工完畢后，對所有金屬支架支護段進行混凝土支護，金屬支架一并澆筑于混凝土中。施工中的注意點有：①嚴格控制模板與金屬支架的外緣間距，確?；炷翝仓蠼饘僦Ъ芡鈧扔?00mm厚的混凝土保護層；②為保證拱頂部位的混凝土厚度，施工時須使用混凝土輸送泵，進行一定壓力的泵送，并充分振搗使巷道拱頂部的支護厚度達到設計厚度。施工作業循環見表1。

表1斜坡道施工作業循環

2.3應用效果

通過應用超前錨桿支護技術，歷經45d完成了地表分化破碎巖層中斜坡道掘支60m，順利通過了近地表強分化層，實現了三道溝鐵礦深部開采工程斜坡道在地表風化破碎巖層中的安全掘進，為后序斜坡道順利施工創造了有利條件。

3結語

在詳細分析超前錨桿支護機理的基礎上，將其應用于三道溝鐵礦斜坡道施工中，取得了較好的應用效果，對于類似礦山工程有一定的參考價值。

參考文獻

[1]郜建明.破碎帶斜坡道超前錨桿加固技術應用[J].創新與實踐，2014，21(6)：24-25.

[2]周橋.超前錨桿加固與聯合支護在破碎帶斜坡道中應用[J].中國礦業，2010，19(1)：75-76，81.

[3]儲瀟姝，孔令，徐恒，等.金屬礦山破碎礦巖巷道穩定性分級與支護方式選擇[J].現代礦業，2016(3)：189-192.

(收稿日期2016-03-31)

苗耀龍(1982—)，男，工程師，132409 吉林省吉林市樺甸市夾皮溝鎮錦山村。