矿山巷道支护设计与施工

矿山巷道支护设计与施工

摘要：在矿山开采过程中，较为成熟的支护技术主要有锚杆支护、锚杆锚网支护、锚杆锚梁支护、锚杆锚网喷浆支护、素喷浆支护、碹石起拱支护、现浇钢筋水泥支护、U型钢支护、工字钢三节棚支护、裸体支护等多种，其中锚杆锚网喷浆支护技术是应用范围最广、效果最好且成本相对较低的一种.但是随着矿井向深部发展，深部岩体表现出流变性，扩容性等特征，矿山压力显现强烈，巷道围岩变形量增大，传统单一的支护方式越来越不能满足安全生产的需要。本文就根据实例对锚杆锚网喷浆+锚索联合支护设计与施工作出了详细描述。

关键词：联合支护；锚杆施工；锚索施工；喷浆施工 一、引言

目前国内外在矿山开采过程中，支护方式多种多样，其中锚杆锚网喷浆支护技术是应用范围最广、效果最好且成本较低的一种支护技术。但是随着矿井向深部发展，深部岩体表现出流变性，扩容性等特征，矿山压力显现强烈，巷道围岩变形量增大，传统单一的支护方式越来越不能满足安全生产的需要。 二、工程背景

根据相关地质资料显示，某矿轨道上山设计沿距己16-17煤底板约10-14mL2灰岩施工。岩层倾向3°～7°，地层倾角6～22°，巷道穿过的岩石主要为砂岩、页岩、泥岩、灰岩，局部可能出现断层、滑茬及褶皱等地质构造，施工中应提前防范，加强顶板管理工作。 三、支护方式选用及支护说明 1.巷道压力情况

轨道上山上部438m布置在己组采空区下部，围岩应力受采空区影响，下部527m所受的压力主要是矿山静压力。围岩稳定状况为中等稳定。岩石硬度系数f=6~10。 2.支护形式 （1）临时支护

采用气动单体支柱顶住Φ6-80×80mm钢笆网作为临时支护，且顶柱数量不少于2根，钢笆网搭接长度不低于100mm，使用12#铁丝每隔200mm绑扎一道，锚杆锚索托盘必须压住网片，严禁空顶作业。当巷道顶板围岩较破碎时，可打设超前锚杆进行超前支护。超前锚杆采用?43×2500mm管缝锚杆，锚杆间距不大于200mm，打设数量根据现场施工实际岩石情况确定。

（2）永久支护参数

采用锚网喷+锚索联合支护，锚杆采用Φ22×2400mm高强锚杆，间排距700×700mm，每孔2卷Z2850树脂药，锚固力不小于105KN。金属网采用Φ6mm钢筋焊接而成，网格80×80mm，网搭接100mm。喷浆厚T=150mm，砼强度不小于C20。锚索采用

Φ17.8×7500mm钢绞线，间排距1400×2100mm，每孔4卷Z2850树脂药，锚固力不低于200KN，每排3根。

3.支护规格验算

根据巷道的支护形式，按照加固拱原理及悬吊理论，验算确定锚杆支护参数如下： （1）锚杆长度

L=IV（1.1+B/10）=1.2×（1.1+4.6/10）=1.87m 式中：IV-围岩稳定性影响系数，取1.2 B-巷道跨度，B取断面净宽4.6m

根据设计，锚杆长度为2.4m，经验算满足支护要求。 （2）锚杆直径

D=1/110×L=1/110×2.4=0.02 m

根据设计，锚杆直径为φ22mm，经验算满足支护要求。 （3）锚杆间排距：D≤0.5L=0.5×2.4=1.2m

根据设计，锚杆间排距为700×700mm，经验算满足支护要求。 四、施工方案及具体工序 1.施工方案

依据由测量人员经过闭合验算后给出的中心、腰线和控制点，按照设计进行轨道上山施工作业。施工采用普通钻爆法，全断面掘进，掘支单行作业，两掘一喷。光面爆破，一次起爆，一次成巷。锚杆随掘随锚，严禁空顶作业，锚网最小控顶距不大于600mm，最大控顶距不大于2.4m，锚网空帮高度不大于2m，空帮距离不大于40m。喷浆控顶距不大于4m，初喷厚度不低于50mm，复喷应在初喷后24小时内进行。正顶锚索滞后工作面最大距离不得超过5m，两腮锚索滞后工作面不得超过50m，破碎带施工时锚索必须紧跟工作面。若巷道淋水较大，毛水沟宜紧跟耙斗机后，待巷道底板卸压完毕后再浇筑混凝土。 2.施工工序

掘进一班（接喷浆班）：交接班→安全检查→开工准备→观山找顶→拉中心腰线→打上部眼、锚索→倒砟→打下部眼、下部锚杆→装药放炮→通风。

掘进二班（接掘进班）：交接班→安全检查→开工准备→观山找顶→临时支护→拉中心腰线→打注上部锚杆、锚索→打上部眼→倒砟→打下部眼→装药放炮→通风。

喷浆班：交接班→安全检查→开工准备→观山找顶→临时支护→拉中心腰线→打顶、帮部锚杆、打锚索→喷射混凝土→文明生产。 五、施工质量控制及安全 1.锚杆施工

（1）打锚杆前，由外往里必须敲帮问顶，打上临时支护，尺寸不够的地点，处理掉后，才能打锚杆。

（2）打锚杆应做到随打随锚。锚杆施工顺序：先顶后帮、由外往里，工作人员站在支护好的安全地方操作。

（3）树脂锚杆的施工应遵守下列规定： ①严禁使用变质的树脂药卷。

②施工人员的皮肤应避免直接接触速凝剂与树脂胶泥。 ③安装树脂锚杆时，搅拌树脂药卷、上托板、拧螺母依次完成。 ④锚杆尾端的托板应紧贴岩面，未接触部位必须楔实。

⑤锚杆螺母的拧紧力矩不应小于120N?m，树脂锚杆钻头直径不得大于32mm。 ⑥树脂锚杆的安装顺序：装药卷、插入锚杆、搅拌药卷和紧螺帽。

⑦严格控制药卷的搅拌时间，30±5秒为佳，同时要求药卷的搅拌过程应连续进行，中途不得间断。

⑧树脂锚杆注之前，必须用压风吹净眼，药卷每孔3卷，依次装入孔内，利用锚杆杆体将药卷推送至孔底，快速均匀转动，以保证树脂锚杆强度。

⑨严禁用大锤砸注锚杆，使锚杆不转动，树脂药卷搅拌不均匀、不破碎，则起不到锚固作用。

⑩打锚杆必须按规定掌握好间排距，锚杆角度应按施工措施规定的施工，锚杆眼应尽量垂直于岩面，最小角度不应小于75o；工作面砟多时，打锚杆困难，耙斗机耙砟后再打，要长短钎子套打，先用短钎，再用长钎子。 2.锚索施工

（1）组织专人从事打锚索工作，打锚索人员需经技术培训，熟知操作规范及注意事项。 （2）由有经验的人负责打锚索工作，每道工序都必须坚持敲帮问顶，专人观山制度，切实搞好自保互保。

（3）打锚索前，架子必须打牢，架头与架板使用双股10#铁丝绑扎牢固，两个架头各绑两根高强锚杆顶牢两帮，架子前后使用Φ60钢管各打两道撑子，架腿离轨道保证至少400mm的安全距离，风水带或油管应固定在架腿上，防止被过往的矿车挂到。 （4）打锚索时，保护好风筒、管线电缆等，保护长度打锚索点前后均不少于5m。 （5）打锚索时，严格按照操作规程进行，保证眼深和角度。

（6）锚索施工人员应穿戴整齐，集中注意力，防止钻杆卷住衣物及人员，防止从架子上跌落。

（7）锚索孔打好后，要及时放入药卷进行搅拌锚固15分钟后，方可上托盘锚固，锚固时托盘要紧贴岩面。

（8）过期、受潮、结块的药卷严禁使用。 （9）塌孔或注药不合格应重新布孔补打。 （10）锚索锚固力不小于200kN。

（11）打锚索地点以外20m内杂物清理干净，确保退路畅通。

（12）打锚索期间，人员不得随意通过打锚索施工地点，若确实需要通过，必须向施工人员打招呼，在安全情况无问题，并经施工人员同意后方可通过。

（13）锚索紧跟开掘工作面施工时，涨拉力应为锚索设计载荷的0.8~1.0倍，锚索落后施工时，涨拉力应为锚索设计载荷的1.0~1.3倍。 3.喷浆施工

（1）喷射砼前要对帮顶严格检查，先找掉活矸危岩，再量巷道的规格，瘦的地方及时处理，而后再挂线喷浆。

（2）喷前要用高压风水冲刷巷壁，将岩面和裂隙内的粉尘冲刷干净，以有效的提高喷射砼的粘结力。

（3）拌料：混合料严格按照设计配合比，用斗箱量料，如人工搅拌则不少于3次，严禁在矿车内配比拌料。 （4）喷射操作

①喷浆司机要求责任心强，了解喷浆机性能的人担任，要求能做到解体检修换件，全面负责维修和保养工作。

②司机要密切注意喷浆机的正常运转，发现漏气、漏风、电机或主机有异常声音，应立即停机检查进行处理。 ③司机操作顺序

开机：送风→送电→给水→加料。

停机：停止加料待余料用完，并加点碎石清洗喷浆机和输料管中的砂浆后→停水→停电→停风。

④喷浆机在施工中，如突然发生停电、停风，不能连续作业时，应清除喷射面和输料管中的料。

⑤喷射司机和喷射手相距较远时，应设信号联系。

⑥加料工作必须连续均匀，做到料满不外溢，否则喷射手掌握不住水灰比，影响喷射质量和堵管，同时将速凝剂均匀掺入料中。加料人员要扣锹装入料斗，以减少粉尘飞扬；双人加料时要相互注意对方的锹起落，不要碰伤对方。加料要听从司机指挥，叫加就加，叫停就停。

（5）喷射程序：

①按已分好的区段进行喷射工作，先墙后拱，由下而上，自后而前的进行，喷好一段再喷下一段。

②喷射砼时，首先喷10~20mm厚的砂浆，水灰比稍大一点，将岩面裂缝和松动而又处理不掉的岩块重新胶结一体。

③复喷：将一次喷射未能达到厚度的部位，进行复喷达到厚度标准。 ④喷射砼结束时仍喷射一层水灰较大的砂浆，使砼表面光滑，减少通风阻力。 （6）堵管处理

①喷射过程中如出现堵管现象，应立即停止加料，停风停电处理。 ②处理堵管时，喷枪口立即朝下，处理喷头时，周围不得有围观者。 ③如果堵塞较长而且密实，则需逐节拆管敲击吹打处理。

（7）喷射方法：划圈走线均匀。划圈喷射：以螺旋状一圈套半圈沿横向自下而上反复运动，圈径200~250mm为宜，走线喷射：沿水平方向自下而上一茬压半茬反复运动。 （8）喷射砼在终凝2h后应进行喷水养护，7d以内应始终保持混凝土处于潮湿状态，7d以外每天洒水一次，养护时间不低于28d。 （9）喷射机维修保养

①喷射机应每小班检查一次，10~15天全面检查一次，发现问题及时处理。 ②每班用完后，立即将机内的残料，沉底的灰砂清净，输料管逐节敲打，用压风吹干净。

③进气、排气阀门空转吹吹，防止残料堵塞。

④喷浆机内外管路等各部清理要仔细，及时把周围废料装入矿车，保持喷浆机周围干净、清洁。 六、结论

在实际生产过程中，根据地质围岩状况选用最符合实际的支护方式是非常重要的，在浅部矿井施工中，锚杆支护是非常普遍的，而随着矿井向深部发展，锚网喷+锚索联合支护已经渐渐成为我国矿山支护中安全、高效的一种支护方式，显著提高了巷道支护效果，保证了工作面的安全、快速推进，促进了矿山产量的大幅度增长。 参考文献

[1]煤炭支护手册 煤炭工业出版社 2009； [2]煤矿安全规程 煤炭工业出版社出版 2011； [3]煤矿安全标准汇编 中国标准出版社 2012； [4]煤矿安全生产基本知识 煤炭工业出版社 2018； [5]煤矿安全生产常用法律法规 煤炭工业出版社 2014；