煤礦巷道錨網噴施工技術探析

趙明亮

摘 要：為了增強煤礦巷道的穩定性與安全性，以免圍巖出現過大變形或垮落事故，在巷道掘進后必須做好支護工作。本文以實際案例分析了煤礦巷道錨網噴施工技術，指出了具體的支護方法，以期為此后的煤礦巷道工程提供更多的參考依據。

關鍵詞：煤礦巷道;錨網噴;施工技術

某煤礦軌道運輸巷呈矩形斷面形式，全長2100m，煤層厚度約為8m。巷道頂板為煤頂板，破碎嚴重，且煤體上部為膠質頁巖，為了提高煤礦巷道的穩定性，避免圍巖出現垮落或過大變形問題，該礦決定采用錨網噴支護結構。

1 噴射混凝土支護結構

在選擇噴射混凝土結構時應有效結合煤礦地質條件、圍巖等情況，一般而言，噴射混凝土主要分為以下六種類型。一是噴砂漿支護，主要在巷道周圍表面噴射一層砂漿，使圍巖與不利環境相隔離，減緩腐蝕及風化作用。噴射時，灰沙重量比為1：2～3，砂漿厚度應大于10mm小于30mm。二是噴射混凝土支護，主要在圍巖表面噴射一層混凝土，使其結合圍巖自承能力，滿足初噴與復噴的要求，但噴射時，混凝土厚度應最小為30mm。三是錨桿噴射混凝土支護，此種支護結構既可以發揮錨桿作用，也可以發揮噴射混凝土作用，有效增強了支護效果。四是錨桿噴射混凝土金屬網聯合支護，其主要聯合采用了錨桿、金屬網以及噴射混凝土，其中金屬網具備加固作用，但其網格不得小于150mm。

2 施工工藝

某煤礦軌道運輸巷利用錨桿、錨索、金屬網加噴射混凝土的聯合支護方式，其中錨桿間的間距為800mm× 800mm，長度為2.2m。采用1m×1.2m規格的金屬網，錨索長8m，間距為1.2m×1.2m。增加金屬網可以增大加固作用，但施工期間應確保錨桿的牢固性，并利用鐵絲綁扎結實金屬網。同時，鋼筋保護層厚度應在20mm至40mm之間，且必須可以與噴射混凝土緊密結合，增大強度。

2.1 混凝土材料組成及要求

一是水泥，這也是混凝土材料中的膠結材料，因其價格較高，對此企業應正確選擇水泥型號及品種，以便在合理控制成本的同時有效提高混凝土質量水平，此次工程采用標號在325以上的礦渣硅酸鹽水泥。二是細骨料（沙子），且粒徑在0.3至3mm之間，最好使用河沙材料，使用時做好篩選工作，去除有害物質，降低腐蝕影響，沙子的含水率以5%左右為宜;三是粗骨料（石子），即粒徑大于5mm的骨料。卵石與碎石為粗骨料主要類型，其中碎石更為粗糙，且棱角較多，與水泥更易黏結，但使用時應控制石子的顆粒級配（粒徑5～7mm占25～35%，粒徑7～15mm占55～45%，粒徑15～25mm小于20%），確保粗骨料配比合理，減少空隙的同時增大混凝土的密實度。四是水，在拌制或養護混凝土的過程中，水的pH值應大于4，且硫酸鹽占比不得超過1%。五是速凝劑，其可以迅速確保混凝土達到較高的強度，在水泥中摻入速凝劑后，1至5分鐘便可初凝，10分鐘后終凝。速凝劑摻入量一般為水泥重量的2.5～4%。

2.2 噴射混凝土支護作用及原理

首先可以發揮加固與防止風化作用，噴射混凝土以較高速度射入張開的節理裂隙中，通過黏結作用提高了巖體的摩擦力。其次可以改善圍巖的應力狀態，噴射混凝土可以填平圍巖表面的凹凸不平處，消除了巖面不平導致的應力集中問題，避免應力過大破壞圍巖。除此之外，其還可以使圍巖由雙受力狀態變為三向受力，提高了圍巖強度。最后，噴射的混凝土具備較大的黏結強度，可以與圍巖緊密結合。且噴層較薄與圍巖可以共同變形產生徑向位移，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區，增強了圍巖自身的支承能力。

2.3 噴射混凝土施工

首先是選擇合理的施工機械，某煤礦主要采用了型號為ZHP-2的轉體式噴射機，電動機主要通過減速機帶動旋轉體、攪拌器等旋轉，砂料會被均勻撥入旋轉體料槽中。當料槽對準出料彎頭時，內圈氣室會正好對準進風口，拌合料便在氣壓作用下噴向巖面。ZHP-2型轉體式噴射機可以輸送含水量在4%至7%的拌合料，不但可以降低粉塵濃度，還可以在發生堵管問題時及時停車。為了確保掘進機以及噴射混凝土供料車可以隨時通過，保證連續施工，應將攪拌機、噴射機等布置于巷道的同一側。其次是進行錨桿支護，施工期間采用長度為2.2m的金屬錨桿，且間距為800mm×800mm。最后是金屬網施工，采用規格為1m×1.2m的金屬網，錨索長度為8m。

2.4 噴射作業

首先嚴格參照說明書使用混凝土噴射機，尤其應有效調整氣壓、水壓，有效降低粉塵濃度。同時，混合料應隨拌隨用，且摻加速凝劑后存放時間不得超過20分鐘，未摻加速凝劑存放時間不得超過2小時。其次在開始噴射作業時應先開風后給水，最后給料。期間施工人員應及時調整水灰比（約0.45左右），水灰比由操作者憑經驗控制，噴面平滑有光澤時，水灰比就合適;噴面有干斑，表明水灰比過小，會使水泥水化作用不充分、粉塵大、灰彈多;噴面有小洞穴或流淌時，表明水灰比太大，會影響噴層強度。噴射順序應按照先墻后拱的順序進行噴射。

3 結束語

本次支護工程中使用的錨網噴錨技術可以有效改善圍巖的受力情況，有效控制變形問題，提高了支護工程的安全性與可靠性。同時，此種支護技術還可以減少掘進工程量，降低了支護成本，為企業帶來了良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]高銅，孟剛，陳永濤，賈圓.陳家山煤礦綜放工作面全煤巷道錨網索支護技術[J].價值工程，2017（06）.