浅谈岩巷掘进支护技术与快速施工方法

王方晨

摘要：地下工程开挖后，破坏了原岩的力学平衡，一方面由于围岩应力重新调整，使岩体自身的力学属 性承受不了应力集中，从而产生塑性区或拉力区；另一方面是由于施工将引起围岩松弛，加上地质构 造的影响，降低了围岩的稳定程度。因此，在巷道 围岩尚未发生大变形破坏前，必须采取一定的支护 措施，改变围岩本身的力学状态，提高围岩强度， 从而在巷道围岩体内形成一个完整稳定的承载圈，与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。

关键词：岩巷快速掘进；支护技术；施工管理

近年来，在利用围岩自身能力方面，进行了大量的探索，并取得了一些成果，如采用围岩注浆加固、锚杆支护技术、U型钢封闭支架等。因此，巷道的支护方式，要根据岩层的稳定性、巷道的服务年限和技术经济的合理性来选择，在一般开拓巷道施工中究竟选择哪一种支护方式比较简单能够快捷、有效进行支护。深部开采矿井全国普遍推广应用的支护方式是打锚杆挂网喷射混凝土混合支护。

经过井下实地考察和研究发现有些开掘在坚硬岩层中的巷道可以完全不支护，可见巷道周围的岩层具有相当的自承能力。锚杆支护即是基于这个道理，通过锚入围岩内部的锚杆，克服岩石抗拉强度小的弱点，充分利用围岩本身抗压强度大的特点，在巷道周围形成―个整体而又稳固的岩石支撑带，以达到维护巷道的目的，是一种积极防御性支护方法。锚杆支护的方法是，从巷道向周边岩层内打钻孔，钻孔的深度约为巷道宽度的1/3～2/3；在钻孔内放置锚杆，并使锚杆与岩层锚固在一起。

金属锚杆有多种形式，最简单的一种是在杆体末端开一条缝，缝内插进一个楔子，锚杆插人钻孔让楔子顶到钻孔底部，从外面敲击杆体，楔子将杆身末端撑大，与钻孔底部岩层紧紧锚住，然后在钻孔外端装上垫板和螺帽拧紧。钢筋沙浆锚杆，是在钻孔中插入螺纹钢筋或废钢丝绳，然后用注浆器向钻孔内注人水泥沙浆。这种锚杆结构简单、成本低，锚固力大，但要过一定时间才能锚固，不能立即支护巷道，也不宜在围岩破碎处使用。树脂锚杆是用合成树脂来粘结锚杆与钻孔壁，使岩层被锚固成整体。将胶状树脂装在玻璃纸或塑料的密封袋中，另有催化剂单独放在玻璃筒内，与树脂隔开。安装时，将树脂袋先放人钻孔，然后将锚杆插入孔内，并迅速旋转杆体，将树脂筒及玻璃管戳破，使树脂和催化剂充分混合，在数分钟内胶结，即达到支护巷道的目的。树脂锚杆不但安装工作简便迅速，而且杆体与孔壁之间的锚固力大而均匀，增加了巷道周围岩层的整体性和支护能力；缺点是树脂的价格较高。对于服务年限不长、矿山压力不大的巷道，锚固后就能使用。但对服务年限较长或矿山压力较大的巷道，还要用喷浆机把速凝的水泥沙浆喷射到巷道周边。喷浆的作用是充填围岩的裂隙和凹穴，增加围岩的整体性，防止围岩风化剥落，同时沙浆保护层本身也起一定的支护作用。

但是近年来由于深部开采压力较大，我们的支护方式一般是在掘进后，采用前探支护后，就直接打锚杆挂网喷浆。这样若巷道放炮后巷道局部超挖，极易造成锚杆不紧贴岩面，螺母达不到设计预紧力，虽然个别矿井采取加木垫板等措施，也无法使锚杆支护效果发挥出来，从而造成巷道局部因锚杆不起作用或达不到设计要求，引起巷道局部开裂片帮甚至冒落变形。另喷浆厚度过大，若一次喷成，几乎无法保证做到，除非巷道岩性很好，且光爆成型好，大部分施工多采用分次成巷，若巷道来压，易造成浆皮开裂，脱落，影响行人安全及巷道面貌。所以普通的锚网喷支护已经满足不了深部开采掘进巷道支护需要，因此必须对支护技术进行改革，就是利用我们现有的条件，放炮后先用管缝锚杆作为临时支护，管缝锚杆的优点是打设速度快，且塑性強杆体全锚与岩体有机结合在一起，不会出现托板补贴岩面问题，最适合临时支护，临时支护后在初喷30mm50mm，就可以继续向前掘进，待管缝锚杆滞后迎头5m～20m时再用树脂锚杆打锚杆挂网进行永久支护，最后复喷即可；复喷时喷浆不宜过厚，复喷盖网为标准，锚杆外漏30～50mm，好处是可以直接看到锚杆打的角度、间排距，还可以随时现场检查锚杆的拉拔力和螺母的扭矩力等，不用专门安排人员监督、检查现场，就能随时掌握施工工程质量，而且迎头临时支护较简单快捷。2017年4月在鹤煤九矿3406底抽巷通过实践验证这种新的支护方式应用后不仅大大增强了岩巷掘进过程中的支护强度，通过两个月的变形观测，没有太大变化，以前的前掘后裂现象也没有了，而且在6月份当月掘进120m巷道。

解决了巷道支护问题，下面我们来说说快速掘进的问题：

首先，选择合理、快捷支护技术，根据巷道用途、作用和服务年限等选择支护形式，无论是哪一种支护方式，只有通过不断改进缩短迎头临时支护时间，在通过运用和疏通后线运输系统才是保证快速掘进的前提；

其次，加强组织领导，提高服务意识成立“岩巷掘进协调”小组，由岩巷开拓负责人担任组长，成员由相关部门负责人担任，组织协调并解决施工过程中存在各类问题，并定期组织单位之间进行相互学习交流，介绍传授先进的劳动组织经验，尽快掌握快速掘进管理方法，以提高掘进单进水平；

第三，加强人员配置，合理组织生产，实施平行交叉循环施工作业法，尽可能将各工序进行交叉、平行作业，将各工序简单化，衔接有序，缩短节省时间，人员配置合理、发挥各自作用，达到共同协作圆满完成任务的目的，抓好出勤管理，制定保勤措施和激励政策提高职工积极主动性。

结论：对于矿井深部开拓巷道压力较大、围岩破碎是常见现象，以前的打锚杆、挂金属网和喷射混凝土联合支护已经满足不了支护需要。为保证巷道掘进支护效果，达到 “支得住、少维护、不翻修、降成本”目的，改善鹤煤我矿巷道支护面貌，经过多次研究实验和推广国内外先进的支护技术，终于摸索出了自己的支护新方式并在鹤煤公司推广应用，效果极佳。具有许多优点：坚固、耐用和安全可靠；明显地提高了巷道掘进的速度，并能降低掘进费用和维修费用。因此，这种支护应尽快推向市场得到广泛应用。