超前圆铁与锚喷支护相结合在松散风化花岗岩巷道掘进中的应用

超前圆铁与锚喷支护相结合在松散风化花岗岩巷道掘进中的应用

田茂旺

云南锡业股份有限公司大屯锡矿 云南 个旧 661000

摘要：松散风化花岗岩巷道掘进是地下开挖工程一大难题。本文结合施工案例进行现场试验施工，采用最有效的施工联合支护工艺解决实际中遇到的难题，该工艺的成功实施对后续及相识矿岩中工程施工提供了技术保障。

关键词：施工方案选择 施工工艺 光面爆破 支护形式 鼓底变形防治

1.概况

云锡大屯锡矿1480中段3-1平巷赋存于花岗岩突起的接触带上，受节理裂隙，水的侵蚀，风化破碎，极不稳固，地压较大，巷道需穿过部分突击花岗岩通达矿体，前期施工的巷道出现鼓帮鼓底，巷道和支护受到了严重破坏。为此大屯锡矿针对这一问题进行了专门的研究。

2.前期工程施工及地质情况

在大屯锡矿1480中段3-1矿体开拓平巷施工过程中，巷道规格尺寸为4×3.8m，岩石为风化、破碎膨胀花岗岩。我们采用先掘进后支护方法，每掘进2m支护一次，由于前期湿喷车台无法进入工作面，我们采用16#工字钢进行架镶支护。16#工字钢长度为4m，直径为16cm，镶的间距为0.6—0.7m，梁头宽度为4.2m。两帮和顶板用混凝土“一字块”进行封闭，但风化花岗岩由于暴露时间长，而且用混凝土“一字块”不能完全隔绝空气，花岗岩接触空气后膨胀，导致16#工字钢挤压变形，原有的巷道规格尺寸变小，部分机械设备无法正常通过，且安全危险性增大，掘进速度慢，人工消耗大，每月进尺在30m左右，工班工效仅达到0.15m/人工。

风化花岗岩物理力学性质表

3.施工方案选择

通过对围岩物理力学研究结合长期实践与摸索，除采用适当的支护形式外，还必须发挥围岩的自承能力，因此，应尽量减轻开挖时对周边围岩的扰动，还需进一步改变围岩的物理力学状态，提高围岩整体强度。同时，支护形式既能承担围岩的外力，又能适应围岩的变形。

结合以上分析，我们采用超前圆铁全锚喷支护巷道，采用光面爆破施工，光面爆破可以减少对围岩的破坏，提高围岩的自承能力，保证围岩的稳定性。可获得较好的巷道轮廓，对围岩扰动小。

4.施工工艺

4.1断面设计

为保证其空间处于良好的受力状态且满足设计要求，巷道断面形状和尺寸选择具有重要意义，从受力状态看，“半圆拱”断面较“三心拱”和“圆弧拱”断面好，为保证施工安全，施工中选取半圆形断面，净断面为4×3.8m（宽×高）开挖断面为4.2×3.9m（宽×高）。

4.2光面爆破的应用

光面爆破是巷道掘进的前导，是喷射支护的基础，特别是在松散岩层内掘进更应尽量减少对周边围岩的破坏，保证施工安全，因此，我们在凿岩爆破工程中，优先选用光面爆破技术。

孔径：φ=35～40mm,孔深：L=3～3.5m

装药系数：0.67～0.89

单孔装药量：0.9kg（6卷），中央顶孔加装1卷

填塞长度：0.3m

爆破器材：选岩石乳化炸药，药卷直径32㎜，长度300mm，单卷药量0.15kg；雷管：塑料导爆管秒差雷管，脚线长5m；导爆管起爆器起爆。

4.3巷道支护形式

为了防止风化花岗岩开挖后冒落，保证施工安全，在开挖前沿断面边界轮廓线施工一排超前圆铁，然后用6m长的1寸圆铁插入孔内，插入深度为4.8m，外留1.2m，孔间距为20cm。超前孔一般为22个，然后打垂直孔把外漏的圆铁用1.8m的楔管式锚杆加钢筋锚网支护，使圆管与顶帮紧贴在一起，锚杆间距为800mm。为保证巷道在服务期限内不产生较大的变形，最大限度地减少风化花岗岩的暴露时间，对巷道断面采用混凝土进行喷射支护，喷射混凝土配合比：水泥、沙子、石子=1:2:1.5。水灰比0.4—0.45，选用425#普通硅酸盐水泥，并添加高效782型水泥速凝剂（按水泥的4%—6%掺入混凝土中），初次喷射厚度为50mm—70mm，二次喷射厚度为50mm—70mm，喷射总厚度为100mm—140mm。等混泥土稳固后再进行下一循环巷道掘进，巷道掘进采用S1D凿岩台车打眼，眼深3—3.4m，采用多打眼少装药的方法，孔的方向、角度和圆管的方向、角度一致。炮孔的顶眼离圆铁10cm左右。保证不崩坏圆铁，爆破后做好通风工作并进行出渣，出渣至距顶板2米高的空间后施工超前孔，插入超前圆管，再用锚杆带锚网进行顶板支护，锚杆采用2.2m或1.8m锚杆，其承受拉拔力不应小于50千牛。锚网采用钢筋锚网，每张锚网尺寸为2m×1.5m（长×宽）。锚杆的方向垂直于施工掌子面，使圆铁紧贴顶板岩石，锚网紧贴圆铁，支护好顶板后再进行出渣，出完渣后再进行两帮支护，锚杆排距不大于锚杆长度的一半，全部支护好后进行混泥土喷射支护，使花岗岩接触不到空气，再进行下一循环爆破作业。

5.巷道鼓底变形防治

根据巷道的使用情况，围岩的稳定程度和载荷分布等因素，风化花岗岩自稳能力差，必须尽早封闭，已保证围岩的稳定性，我们采用的办法是距工作面20m—30m左右，底板采用稳固大理岩铺设压实封底，封底厚度为100mm—300mm。同时，距工作面20米左右砌筑永久水沟，及时将水排除，这样可以减少围岩因水造成的影响。

6.总结

综上所述，采用超前圆铁与锚喷支护相结合的施工工艺，在大屯锡矿松散风化破碎膨胀花岗岩巷道掘进施工中取得了良好的效果，此方法保证安全的前提下，加快了施工进度，工班工效由0.15m/人工提高到0.25m/人工，保证了施工质量，降低了工程成本。

参考文献

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