软岩巷道超前注浆加固顶板快速掘进技术的应用
2014-09-01敖峰黄枋庆
敖峰+黄枋庆
摘要：鹤煤十矿断层多、地压大，不仅造成断层附近水文地质条件复杂化，而且使该矿岩层地质条件复杂多变，开拓巷道和准备巷道在设计时虽然合理选择巷道层位，但进行施工的过程中受断层和褶皱影响岩性变化较大，给施工带来了很大影响，不仅给安全带来了不安全因素，更重要的是严重制约岩巷单产单进的提高。为了改变因岩性不同对施工的影响，决定在钻场施工过超前探测后，根据前方岩性情况，对软岩段顶部进行超前注浆加固顶板，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层保护网，提高岩巷单产单进。
关键词：软岩巷道 超前注浆加固顶板 快速掘进技术
1 成果背景
鹤煤十矿位于鹤壁矿区南部，距市区中心约9km。井田四周边界为南起F1070断层，北至F49断层，南北走向长约5.5km。西起煤层露头与鹤煤许沟煤矿为界，东到二1煤层-800底板等高线，倾斜长约1.9km，面积6.5754km2。区内落差较大的断层有F49、F1061、F1067、F1068、F1070、F1071六条断层，这些断层多为平移正断层，不仅破坏了含、隔水层的连续性，形成空隙而成为地下水富集带，而且使岩石强度降低，不仅造成断层附近水文地质条件复杂化，而且使该矿地质条件复杂多变，开拓巷道和准备巷道在设计时虽然合理选择巷道层位，但进行施工的过程中受断层和褶皱影响岩性变化较大，给施工带来了很大影响，不仅给安全带来了不安全因素，更重要的是严重制约岩巷单产单进的提高。为了改变因岩性不同对施工的影响，决定在钻场施工过超前探测后，根据前方岩性情况，对软岩段顶部进行超前注浆加固顶板，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层保护网，提高岩巷单产单进。
2 主要内容
在施工的过程中及时施工钻场，提高钻场的使用率，钻场不仅作为超前探测区域，而且是判别前方岩性的重要依据，钻探队在施工超前探测的情况下探明前方岩性，如果是软岩段，首先探明是什么岩性、更重要的是判别软岩段的长度，根据岩性的不同和长度，及时提供给施工单位。
施工单位根据地测预报，待钻探队施工完超前探测后，让壁后注浆小组利用超前探测眼进行软岩段顶部注浆技术，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层承载体后，施工单位对该段仍按中深孔爆破技术进行快速施工。
中深孔爆破采用多向聚能爆破装置，该装置由炸药卷和套装在药卷外的塑料管组成，塑料管内壁设有均匀分布的多个V型突起，能使装入的药卷受挤压而形成聚能穴。装药爆炸后，爆破装置使炸药爆炸能量发生转化，由聚能穴出发的聚能射流使炮孔孔壁形成沿聚能穴方向均匀分布的优势裂纹，避免或减少压碎区形成，因而彻底解决了炸药能量利用率低，炸药消耗量大和钻孔数量多的问题，并可减少爆破震动和冲击波、爆破噪声等。
3 技术原理
3.1 浆体粘合机理
由于浆体本身粘结性能强，穿透自然孔隙大，随着围岩应力空隙的不断渗透，粘结面处的微裂缝所受的表面张力随之相应地增高，其张开位移也逐渐加大，而其周围的亚临界裂缝也逐渐扩展被填实，当围岩的空隙被充实后，在浆体的粘合作用下，基体的强度和韧性等力学性能得到改善，使粘结面与基岩紧密接触，形成一完整的承载体，达到了加固围岩的作用。
3.2 快速掘进技术原理
把圆柱形炸药药卷装入内壁带有5～8个V型突起1的塑料管2，塑料管长度略大于装药长度，外径小于炮孔直径。药卷因受挤压作用而变为异形药包3，在V型突起部位形成聚能穴，从而制成多向聚能爆破装置（如图）。
把装有起爆雷管的爆破装置送入炮孔4，联线、封孔后引爆，爆炸能量沿聚能穴方向产生汇聚，形成高速聚能射流侵彻炮孔周围岩石，使孔壁上预先形成多条具有扩展优势的径向裂纹，随后爆生气体迅速涌入裂纹，进一步推动裂纹扩展。
4 综合评价
该技术是一种新型、主动的软岩支护技术，不仅节约材料，而且增强了巷道的支护强度，增加了巷道的使用时间，巷道变形在时间和空间上都比以前要长很多，减少了巷道的维修量。从经济效益评价，只是采用了超前注浆+锚网喷支护，而且一次起爆药量少，能减少爆破震动、噪声、空气冲击波、飞石以及对周围岩体的损伤。从而降低了对围岩的破坏，减少了支护工序和材料、减少了窝工现象，提高了岩巷进尺，合计约每米节约8000元，同等时间下施工进度每天多掘进2.6m，每天多结算岩巷工资18777.2元。从社会效益评价，不仅可以提高岩巷专业单产单进，而且增强了软岩段的支护强度，减少窝工现象，在保证安全的情况下，提高了劳动积极性，保证了出勤率，给社会发展带来了和谐。
参考文献：
[1]陆家梁.软岩巷道支护技术[M].吉林科学技术出版社，1994.
[2]景海河.深部工程围岩特性及其变形破坏机制研究[D].北京：中国矿业大学，2002.
[3]黄启明，冯星宇，赵伟.大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用[J].煤炭工程，2014（03）.
作者简介：
敖峰，男，河南鹤壁人，助理工程师，本科，采矿工程；黄枋庆，男，河南鹤壁人，助理工程师，本科，采矿工程。endprint
摘要：鹤煤十矿断层多、地压大，不仅造成断层附近水文地质条件复杂化，而且使该矿岩层地质条件复杂多变，开拓巷道和准备巷道在设计时虽然合理选择巷道层位，但进行施工的过程中受断层和褶皱影响岩性变化较大，给施工带来了很大影响，不仅给安全带来了不安全因素，更重要的是严重制约岩巷单产单进的提高。为了改变因岩性不同对施工的影响，决定在钻场施工过超前探测后，根据前方岩性情况，对软岩段顶部进行超前注浆加固顶板，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层保护网，提高岩巷单产单进。
关键词：软岩巷道 超前注浆加固顶板 快速掘进技术
1 成果背景
鹤煤十矿位于鹤壁矿区南部，距市区中心约9km。井田四周边界为南起F1070断层，北至F49断层，南北走向长约5.5km。西起煤层露头与鹤煤许沟煤矿为界，东到二1煤层-800底板等高线，倾斜长约1.9km，面积6.5754km2。区内落差较大的断层有F49、F1061、F1067、F1068、F1070、F1071六条断层，这些断层多为平移正断层，不仅破坏了含、隔水层的连续性，形成空隙而成为地下水富集带，而且使岩石强度降低，不仅造成断层附近水文地质条件复杂化，而且使该矿地质条件复杂多变，开拓巷道和准备巷道在设计时虽然合理选择巷道层位，但进行施工的过程中受断层和褶皱影响岩性变化较大，给施工带来了很大影响，不仅给安全带来了不安全因素，更重要的是严重制约岩巷单产单进的提高。为了改变因岩性不同对施工的影响，决定在钻场施工过超前探测后，根据前方岩性情况，对软岩段顶部进行超前注浆加固顶板，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层保护网，提高岩巷单产单进。
2 主要内容
在施工的过程中及时施工钻场，提高钻场的使用率，钻场不仅作为超前探测区域，而且是判别前方岩性的重要依据，钻探队在施工超前探测的情况下探明前方岩性，如果是软岩段，首先探明是什么岩性、更重要的是判别软岩段的长度，根据岩性的不同和长度，及时提供给施工单位。
施工单位根据地测预报，待钻探队施工完超前探测后，让壁后注浆小组利用超前探测眼进行软岩段顶部注浆技术，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层承载体后，施工单位对该段仍按中深孔爆破技术进行快速施工。
中深孔爆破采用多向聚能爆破装置，该装置由炸药卷和套装在药卷外的塑料管组成，塑料管内壁设有均匀分布的多个V型突起，能使装入的药卷受挤压而形成聚能穴。装药爆炸后，爆破装置使炸药爆炸能量发生转化，由聚能穴出发的聚能射流使炮孔孔壁形成沿聚能穴方向均匀分布的优势裂纹，避免或减少压碎区形成，因而彻底解决了炸药能量利用率低，炸药消耗量大和钻孔数量多的问题，并可减少爆破震动和冲击波、爆破噪声等。
3 技术原理
3.1 浆体粘合机理
由于浆体本身粘结性能强，穿透自然孔隙大，随着围岩应力空隙的不断渗透，粘结面处的微裂缝所受的表面张力随之相应地增高，其张开位移也逐渐加大，而其周围的亚临界裂缝也逐渐扩展被填实，当围岩的空隙被充实后，在浆体的粘合作用下，基体的强度和韧性等力学性能得到改善，使粘结面与基岩紧密接触，形成一完整的承载体，达到了加固围岩的作用。
3.2 快速掘进技术原理
把圆柱形炸药药卷装入内壁带有5～8个V型突起1的塑料管2，塑料管长度略大于装药长度，外径小于炮孔直径。药卷因受挤压作用而变为异形药包3，在V型突起部位形成聚能穴，从而制成多向聚能爆破装置（如图）。
把装有起爆雷管的爆破装置送入炮孔4，联线、封孔后引爆，爆炸能量沿聚能穴方向产生汇聚，形成高速聚能射流侵彻炮孔周围岩石，使孔壁上预先形成多条具有扩展优势的径向裂纹，随后爆生气体迅速涌入裂纹，进一步推动裂纹扩展。
4 综合评价
该技术是一种新型、主动的软岩支护技术，不仅节约材料，而且增强了巷道的支护强度，增加了巷道的使用时间，巷道变形在时间和空间上都比以前要长很多，减少了巷道的维修量。从经济效益评价，只是采用了超前注浆+锚网喷支护，而且一次起爆药量少，能减少爆破震动、噪声、空气冲击波、飞石以及对周围岩体的损伤。从而降低了对围岩的破坏，减少了支护工序和材料、减少了窝工现象，提高了岩巷进尺，合计约每米节约8000元，同等时间下施工进度每天多掘进2.6m，每天多结算岩巷工资18777.2元。从社会效益评价，不仅可以提高岩巷专业单产单进，而且增强了软岩段的支护强度，减少窝工现象，在保证安全的情况下，提高了劳动积极性，保证了出勤率，给社会发展带来了和谐。
参考文献：
[1]陆家梁.软岩巷道支护技术[M].吉林科学技术出版社，1994.
[2]景海河.深部工程围岩特性及其变形破坏机制研究[D].北京：中国矿业大学，2002.
[3]黄启明，冯星宇，赵伟.大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用[J].煤炭工程，2014（03）.
作者简介：
敖峰，男，河南鹤壁人，助理工程师，本科，采矿工程；黄枋庆，男，河南鹤壁人，助理工程师，本科，采矿工程。endprint
摘要：鹤煤十矿断层多、地压大，不仅造成断层附近水文地质条件复杂化，而且使该矿岩层地质条件复杂多变，开拓巷道和准备巷道在设计时虽然合理选择巷道层位，但进行施工的过程中受断层和褶皱影响岩性变化较大，给施工带来了很大影响，不仅给安全带来了不安全因素，更重要的是严重制约岩巷单产单进的提高。为了改变因岩性不同对施工的影响，决定在钻场施工过超前探测后，根据前方岩性情况，对软岩段顶部进行超前注浆加固顶板，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层保护网，提高岩巷单产单进。
关键词：软岩巷道 超前注浆加固顶板 快速掘进技术
1 成果背景
鹤煤十矿位于鹤壁矿区南部，距市区中心约9km。井田四周边界为南起F1070断层，北至F49断层，南北走向长约5.5km。西起煤层露头与鹤煤许沟煤矿为界，东到二1煤层-800底板等高线，倾斜长约1.9km，面积6.5754km2。区内落差较大的断层有F49、F1061、F1067、F1068、F1070、F1071六条断层，这些断层多为平移正断层，不仅破坏了含、隔水层的连续性，形成空隙而成为地下水富集带，而且使岩石强度降低，不仅造成断层附近水文地质条件复杂化，而且使该矿地质条件复杂多变，开拓巷道和准备巷道在设计时虽然合理选择巷道层位，但进行施工的过程中受断层和褶皱影响岩性变化较大，给施工带来了很大影响，不仅给安全带来了不安全因素，更重要的是严重制约岩巷单产单进的提高。为了改变因岩性不同对施工的影响，决定在钻场施工过超前探测后，根据前方岩性情况，对软岩段顶部进行超前注浆加固顶板，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层保护网，提高岩巷单产单进。
2 主要内容
在施工的过程中及时施工钻场，提高钻场的使用率，钻场不仅作为超前探测区域，而且是判别前方岩性的重要依据，钻探队在施工超前探测的情况下探明前方岩性，如果是软岩段，首先探明是什么岩性、更重要的是判别软岩段的长度，根据岩性的不同和长度，及时提供给施工单位。
施工单位根据地测预报，待钻探队施工完超前探测后，让壁后注浆小组利用超前探测眼进行软岩段顶部注浆技术，使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体岩层，形成一层承载体后，施工单位对该段仍按中深孔爆破技术进行快速施工。
中深孔爆破采用多向聚能爆破装置，该装置由炸药卷和套装在药卷外的塑料管组成，塑料管内壁设有均匀分布的多个V型突起，能使装入的药卷受挤压而形成聚能穴。装药爆炸后，爆破装置使炸药爆炸能量发生转化，由聚能穴出发的聚能射流使炮孔孔壁形成沿聚能穴方向均匀分布的优势裂纹，避免或减少压碎区形成，因而彻底解决了炸药能量利用率低，炸药消耗量大和钻孔数量多的问题，并可减少爆破震动和冲击波、爆破噪声等。
3 技术原理
3.1 浆体粘合机理
由于浆体本身粘结性能强，穿透自然孔隙大，随着围岩应力空隙的不断渗透，粘结面处的微裂缝所受的表面张力随之相应地增高，其张开位移也逐渐加大，而其周围的亚临界裂缝也逐渐扩展被填实，当围岩的空隙被充实后，在浆体的粘合作用下，基体的强度和韧性等力学性能得到改善，使粘结面与基岩紧密接触，形成一完整的承载体，达到了加固围岩的作用。
3.2 快速掘进技术原理
把圆柱形炸药药卷装入内壁带有5～8个V型突起1的塑料管2，塑料管长度略大于装药长度，外径小于炮孔直径。药卷因受挤压作用而变为异形药包3，在V型突起部位形成聚能穴，从而制成多向聚能爆破装置（如图）。
把装有起爆雷管的爆破装置送入炮孔4，联线、封孔后引爆，爆炸能量沿聚能穴方向产生汇聚，形成高速聚能射流侵彻炮孔周围岩石，使孔壁上预先形成多条具有扩展优势的径向裂纹，随后爆生气体迅速涌入裂纹，进一步推动裂纹扩展。
4 综合评价
该技术是一种新型、主动的软岩支护技术，不仅节约材料，而且增强了巷道的支护强度，增加了巷道的使用时间，巷道变形在时间和空间上都比以前要长很多，减少了巷道的维修量。从经济效益评价，只是采用了超前注浆+锚网喷支护，而且一次起爆药量少，能减少爆破震动、噪声、空气冲击波、飞石以及对周围岩体的损伤。从而降低了对围岩的破坏，减少了支护工序和材料、减少了窝工现象，提高了岩巷进尺，合计约每米节约8000元，同等时间下施工进度每天多掘进2.6m，每天多结算岩巷工资18777.2元。从社会效益评价，不仅可以提高岩巷专业单产单进，而且增强了软岩段的支护强度，减少窝工现象，在保证安全的情况下，提高了劳动积极性，保证了出勤率，给社会发展带来了和谐。
参考文献：
[1]陆家梁.软岩巷道支护技术[M].吉林科学技术出版社，1994.
[2]景海河.深部工程围岩特性及其变形破坏机制研究[D].北京：中国矿业大学，2002.
[3]黄启明，冯星宇，赵伟.大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用[J].煤炭工程，2014（03）.
作者简介：
敖峰，男，河南鹤壁人，助理工程师，本科，采矿工程；黄枋庆，男，河南鹤壁人，助理工程师，本科，采矿工程。endprint
