光爆锚喷技术在岩巷掘进中的应用

吴显超

在煤矿开采中，巷道支护技术对煤矿安全生产、巷道使用年限以及矿井的经济效益都有影响。光爆锚喷支护与传统的砌碹支护、支架支护相比具有快速高效、成本低、支护及时、安全、减轻工人劳动强度、适应条件广等优点。经过50多年的不断探索和发展锚喷支护在理论和实践中已经形成了较为完善的系统，光爆锚喷支护能够在围岩出现早期破坏前及时对围岩进行加固处理，并且充分利用围岩自稳特性提高围岩的稳定程度控制围岩变形。

1.光面爆破参数的合理选择

通常为了能够使爆破后的井巷断面轮廓符合设计尺寸的要求，需合理选择爆破参数，尽可能在周边轮廓线上留下炮眼痕迹，保持围岩的自身强度和稳定性。光面爆破的实施过程中涉及的主要参数有不耦合装药系数、炮孔间距、最小抵抗线、炮眼临近系数、线装药密度、辅助孔与周边孔等，这些参数的变化可直接影响爆破的质量效果。

1.1不耦合装药系数选择

不耦合装药系数K=d/d0

d代表炮孔直径，d0代表药卷直径；

当不耦合装药系数K=1时，表示炮孔直径和药卷直径完全耦合，炮孔全部被炸药装满，药卷与孔壁之间没有空隙，此时爆轰压力对孔壁作用明显。

当K>1时，表示炮孔直径与药卷直径不耦合，药卷与孔壁之间有空隙。K越大其空隙也越大。经过大量的实验我们得出：当K2～5时光面效果最好一般情况下我们选用K=1.5～2.5为宜。

1.2炮孔间距及最小抵抗线选择

在实际的施工中为了使爆破能够达到设计要求的断面形状，孔距（E）与最小抵抗线（W）之比应该有一个合理的比值（M）我们通常称为周边眼的密集系数。假如每个眼的装药量相同，如果增大周边眼距使得M>2时两个眼单起爆这样就会在周边眼间形成欠挖。如果眼距很小即M<1，这样两眼间过分破碎就形成超挖。因此如果在每个眼的装药量一定的情况下周边距要合理，并与抵抗线大小之间有合适的比例关系即周边眼的密集系数（M）如果岩石的性质不同这个比例关系也会相应发生变化，根据有关资料可得个岩层中所用的光爆参数如下表所示

通过上表我们可以看出密集系数M随着岩石硬度的不同，所取M值不同。一般当M取0.8跟1.0之间时爆破效果较好。所以在实际的施工过程中我们应该根据现场岩石的性质，并通过相关实验取得最近参数值。

1.3炮孔质量要求

光面爆破的炮孔深度、位置、及应力都有做到准确无误。一般情况下建议眼孔深度不能小于1.2米，通常潜孔爆破炮孔的深度小于1.8米；炮孔深度在1.8米跟2.5米之间的称之为中深孔爆破，孔深大于2.5米的为深孔爆破。在中硬岩石中周边孔应落在设计的轮廓线上，眼底不能超过轮廓线100mm，在松软岩石眼底不能倾斜，且距轮廓线的距离与孔口相同。现场工作中当遇到软媒层或易脱落层时可根据实际情况在周边软岩夹层打空眼这样可以起到一定的导向作用，也可以将周边眼加密。

2.锚杆支护技术

锚杆对巷道围岩的作用原理主要有：联接作用，组合作用，整体加固作用。⑴联接作用：隧道围岩有不稳定的岩块和岩层时，可用锚杆将它们连接起来，并尽可能的深入到稳定的岩层中。⑵组合作用：依靠锚杆将一定厚度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，组成组合拱或组合梁，阻止岩层的滑移和塌塌。⑶整体加固作用：通过有规律布置的锚杆群，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘接加固，组成一个承载环。由此可以看出锚杆支护不同于一般的支架支护，它是一种积极的防御型支护方法。

即便如此锚杆本身也存在一些不足，如果不能够正确合理的使用，就会影响其作用的发挥。例如：当岩石出现风化现象，锚杆与锚杆之间岩石的脱落现象这些锚杆无法提前预防和防止。如果出现这种情况后再进行锚固就不能发挥很好的作用效果。为了能够是锚杆发挥最佳的作用效果，我们可以采取以下几方面的措施：

（1）巷道断面形状和岩层性质的不同，锚杆的布置方式的选择也不同，我们需要根据围岩和巷道断面情况、使用的年限及所受动压影响等综合因素来布置锚杆。

（2）为防止围岩出现脱层、风化现象，我们要及时锚固需要注意的是锚杆最低空顶距离要严格按照设计规定不能超过1.5m，其次及时喷射混凝土，初喷时不能超过3m。

（3）最后在锚杆支护完成后及时进行检测，确保施工质量。

3.喷射混凝土技术

3.1喷浆的参数要求

在锚杆支护完成后接下来需要喷射砂浆来加固围岩。水泥标号选用450#，水泥、沙子、石子比例为1：2：2。其中沙子为经过筛子筛后的中粒或粗砂，沙子、石子在使用时必须洗净，水也要使用干净无杂质的，再用专用喷浆机喷射岩壁，其中岩壁在喷射前必须要保证冲洗干净。

3.2降低粉尘回弹

针对过去干喷混凝土粉尘大且回弹多等不足，我矿现在全部采用潮料喷射混凝土施工工艺。在喷浆过程中喷头要距离受喷面1米到1.5米。喷头在喷射时与喷面最好保持垂直，喷射管长短不同喷射气压也不一样，一般取0.2-0.3MP为宜，水压要稍高于气压。在具体实施过程中由于水泥被吸附在预湿的砂石料表面进而失去了浮游作用，并且喷射时又在喷头处加入了适量水，所以有效控制了粉尘的污染。按照操作规定在喷射时控制与喷面直接的距离及夹角、控制好气压水压、以及上料均匀等可有效减少回弹。

3.3混凝土喷射与锚杆相结合

喷射混凝土与锚杆支护是相辅相成的，在一定条件下为了防止喷射失效混凝土喷射必须要与锚杆联合作用。而锚杆支护也需要混凝土喷射提高可靠的保证避免失效。两者结合再加上光面爆破的有利配合可积极有效得提高围岩的承载能力保证围岩稳定性。

结束语

光爆锚喷技术 在煤矿的巷道掘进中发挥了重大作用，特别实在松软破碎的岩层中进行施工光爆作用更为突出。通过采用光爆法使得巷道成型规整，更能接近设计轮廓线的要求，使得圍岩稳定，应力分布比较均匀，提高了岩体自身的承载能力。

（作者单位：重庆川九建设有限责任公司）