淺談巖巷掘進支護技術與快速施工方法

王方晨

摘要：地下工程開挖后，破壞了原巖的力學平衡，一方面由于圍巖應力重新調整，使巖體自身的力學屬 性承受不了應力集中，從而產生塑性區或拉力區；另一方面是由于施工將引起圍巖松弛，加上地質構 造的影響，降低了圍巖的穩定程度。因此，在巷道 圍巖尚未發生大變形破壞前，必須采取一定的支護 措施，改變圍巖本身的力學狀態，提高圍巖強度， 從而在巷道圍巖體內形成一個完整穩定的承載圈，與圍巖共同作用，達到維護巷道穩定的目的。

關鍵詞：巖巷快速掘進；支護技術；施工管理

近年來，在利用圍巖自身能力方面，進行了大量的探索，并取得了一些成果，如采用圍巖注漿加固、錨桿支護技術、U型鋼封閉支架等。因此，巷道的支護方式，要根據巖層的穩定性、巷道的服務年限和技術經濟的合理性來選擇，在一般開拓巷道施工中究竟選擇哪一種支護方式比較簡單能夠快捷、有效進行支護。深部開采礦井全國普遍推廣應用的支護方式是打錨桿掛網噴射混凝土混合支護。

經過井下實地考察和研究發現有些開掘在堅硬巖層中的巷道可以完全不支護，可見巷道周圍的巖層具有相當的自承能力。錨桿支護即是基于這個道理，通過錨入圍巖內部的錨桿，克服巖石抗拉強度小的弱點，充分利用圍巖本身抗壓強度大的特點，在巷道周圍形成―個整體而又穩固的巖石支撐帶，以達到維護巷道的目的，是一種積極防御性支護方法。錨桿支護的方法是，從巷道向周邊巖層內打鉆孔，鉆孔的深度約為巷道寬度的1/3～2/3；在鉆孔內放置錨桿，并使錨桿與巖層錨固在一起。

金屬錨桿有多種形式，最簡單的一種是在桿體末端開一條縫，縫內插進一個楔子，錨桿插人鉆孔讓楔子頂到鉆孔底部，從外面敲擊桿體，楔子將桿身末端撐大，與鉆孔底部巖層緊緊錨住，然后在鉆孔外端裝上墊板和螺帽擰緊。鋼筋沙漿錨桿，是在鉆孔中插入螺紋鋼筋或廢鋼絲繩，然后用注漿器向鉆孔內注人水泥沙漿。這種錨桿結構簡單、成本低，錨固力大，但要過一定時間才能錨固，不能立即支護巷道，也不宜在圍巖破碎處使用。樹脂錨桿是用合成樹脂來粘結錨桿與鉆孔壁，使巖層被錨固成整體。將膠狀樹脂裝在玻璃紙或塑料的密封袋中，另有催化劑單獨放在玻璃筒內，與樹脂隔開。安裝時，將樹脂袋先放人鉆孔，然后將錨桿插入孔內，并迅速旋轉桿體，將樹脂筒及玻璃管戳破，使樹脂和催化劑充分混合，在數分鐘內膠結，即達到支護巷道的目的。樹脂錨桿不但安裝工作簡便迅速，而且桿體與孔壁之間的錨固力大而均勻，增加了巷道周圍巖層的整體性和支護能力；缺點是樹脂的價格較高。對于服務年限不長、礦山壓力不大的巷道，錨固后就能使用。但對服務年限較長或礦山壓力較大的巷道，還要用噴漿機把速凝的水泥沙漿噴射到巷道周邊。噴漿的作用是充填圍巖的裂隙和凹穴，增加圍巖的整體性，防止圍巖風化剝落，同時沙漿保護層本身也起一定的支護作用。

但是近年來由于深部開采壓力較大，我們的支護方式一般是在掘進后，采用前探支護后，就直接打錨桿掛網噴漿。這樣若巷道放炮后巷道局部超挖，極易造成錨桿不緊貼巖面，螺母達不到設計預緊力，雖然個別礦井采取加木墊板等措施，也無法使錨桿支護效果發揮出來，從而造成巷道局部因錨桿不起作用或達不到設計要求，引起巷道局部開裂片幫甚至冒落變形。另噴漿厚度過大，若一次噴成，幾乎無法保證做到，除非巷道巖性很好，且光爆成型好，大部分施工多采用分次成巷，若巷道來壓，易造成漿皮開裂，脫落，影響行人安全及巷道面貌。所以普通的錨網噴支護已經滿足不了深部開采掘進巷道支護需要，因此必須對支護技術進行改革，就是利用我們現有的條件，放炮后先用管縫錨桿作為臨時支護，管縫錨桿的優點是打設速度快，且塑性強桿體全錨與巖體有機結合在一起，不會出現托板補貼巖面問題，最適合臨時支護，臨時支護后在初噴30mm50mm，就可以繼續向前掘進，待管縫錨桿滯后迎頭5m～20m時再用樹脂錨桿打錨桿掛網進行永久支護，最后復噴即可；復噴時噴漿不宜過厚，復噴蓋網為標準，錨桿外漏30～50mm，好處是可以直接看到錨桿打的角度、間排距，還可以隨時現場檢查錨桿的拉拔力和螺母的扭矩力等，不用專門安排人員監督、檢查現場，就能隨時掌握施工工程質量，而且迎頭臨時支護較簡單快捷。2017年4月在鶴煤九礦3406底抽巷通過實踐驗證這種新的支護方式應用后不僅大大增強了巖巷掘進過程中的支護強度，通過兩個月的變形觀測，沒有太大變化，以前的前掘后裂現象也沒有了，而且在6月份當月掘進120m巷道。

解決了巷道支護問題，下面我們來說說快速掘進的問題：

首先，選擇合理、快捷支護技術，根據巷道用途、作用和服務年限等選擇支護形式，無論是哪一種支護方式，只有通過不斷改進縮短迎頭臨時支護時間，在通過運用和疏通后線運輸系統才是保證快速掘進的前提；

其次，加強組織領導，提高服務意識成立“巖巷掘進協調”小組，由巖巷開拓負責人擔任組長，成員由相關部門負責人擔任，組織協調并解決施工過程中存在各類問題，并定期組織單位之間進行相互學習交流，介紹傳授先進的勞動組織經驗，盡快掌握快速掘進管理方法，以提高掘進單進水平；

第三，加強人員配置，合理組織生產，實施平行交叉循環施工作業法，盡可能將各工序進行交叉、平行作業，將各工序簡單化，銜接有序，縮短節省時間，人員配置合理、發揮各自作用，達到共同協作圓滿完成任務的目的，抓好出勤管理，制定保勤措施和激勵政策提高職工積極主動性。

結論：對于礦井深部開拓巷道壓力較大、圍巖破碎是常見現象，以前的打錨桿、掛金屬網和噴射混凝土聯合支護已經滿足不了支護需要。為保證巷道掘進支護效果，達到 “支得住、少維護、不翻修、降成本”目的，改善鶴煤我礦巷道支護面貌，經過多次研究實驗和推廣國內外先進的支護技術，終于摸索出了自己的支護新方式并在鶴煤公司推廣應用，效果極佳。具有許多優點：堅固、耐用和安全可靠；明顯地提高了巷道掘進的速度，并能降低掘進費用和維修費用。因此，這種支護應盡快推向市場得到廣泛應用。