文章導(dǎo)讀：開磷集團礦業(yè)總公司是我國化工優(yōu)質(zhì)磷肥生產(chǎn)的重要基地。隨著礦山淺部礦床開采完畢，礦山主要開拓及采準(zhǔn)巷道已進入深部地帶。文章在原有的支護技術(shù)與措施基礎(chǔ)上研究提出了采用錨噴網(wǎng)支護方式，并對其施工工藝過程進行了介紹，為類似礦山軟巖巷道掘進提供了依據(jù)。
開磷集團礦業(yè)總公司地處貴州省開陽縣金中鎮(zhèn)境內(nèi)，是我國化工優(yōu)質(zhì)磷肥生產(chǎn)的重要基地。隨著礦山淺部礦床開采完畢，公司下屬6個礦山中已有多個礦山開拓采準(zhǔn)進入到+600～+800m水平，距地表深度達500～600m，礦床地壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，因而帶來的問題是：礦山主要開拓及采準(zhǔn)巷道支護困難，原有的支護技術(shù)與措施失效，巷道返修率高，永久性巷道支護后存在經(jīng)常性冒頂、片幫、底鼓等現(xiàn)象，需要多次維護與加固，維護工作量大，支護成本高；其它采準(zhǔn)巷道支護時間短，維護量大，作業(yè)不安全，對礦山的正常安全開采帶來了嚴(yán)重影響。本次研究提出青菜沖礦巷道支護方法及其施工工藝，為礦山深部軟巖巷道掘進提供了技術(shù)保障。
一、錨噴網(wǎng)支護理論的提出
噴網(wǎng)支護因其施工方便、勞動強度低等諸多優(yōu)點，在青菜沖礦的生產(chǎn)實踐中已被廣泛采用。為了有效地控制圍巖的變形必須滿足巷道圍巖與支護體強度、剛度及結(jié)構(gòu)上的耦合。必須采用錨桿支護，錨桿支護是一種主動支護形式，代表了巷道支護的發(fā)展方向。
二、錨噴網(wǎng)支護施工材料的選擇
近十幾年來，國內(nèi)很多學(xué)者對錨桿作用機理作了大量的深入研究與探討，進一步揭示了錨桿支護的實質(zhì)，促進了錨桿支護理論研究的發(fā)展，擴大了錨桿支護技術(shù)應(yīng)用的范圍。
（一）錨桿桿體的選擇
根據(jù)巷道高強度支護的要求，選用20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，其表面有凹凸紋理，不需要作任何處理即能保證錨桿與錨固劑之間較高的粘結(jié)強度。
（二）錨桿直徑和錨孔直徑的選擇
水泥砂漿錨桿直徑的選擇從支護效果和經(jīng)濟效益兩方面考慮。從支護效果看，在其它條件一定的情況下，錨桿支護強度的大小與桿體直徑成正比，也就是說，直徑越大，支護強度越高，圍巖強度強化效果越好；從經(jīng)濟方面考慮，錨桿直徑對錨桿材料成本的影響不是很明顯，考慮到“三徑”合理匹配，決定選用20mm的錨桿，與水泥砂漿錨桿直徑相匹配的錨孔直徑為29mm。
（三）混凝土的材料與配合比
水泥采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不低于425號；砂采用中砂或粗中砂混合的石英砂，含泥量不超過3%；石子采用碎石粒徑不超過10mm；水采用潔凈的水，不應(yīng)含有雜質(zhì)；添加劑盡量使用中性和不降低噴射混凝土強度的速凝劑；配合比（重量比）為：水泥∶粗中混合砂子∶石子（1∶2∶2）。
（四）護網(wǎng)的選擇
從支護強度和剛度考慮，護網(wǎng)選用鋼筋網(wǎng)，材質(zhì)選用A3鋼，鋼筋直徑為6mm；網(wǎng)度為150mm×150mm；從循環(huán)進尺和巷道周長考慮，網(wǎng)片選用2000mm×2000mm。
（五）錨噴網(wǎng)支護巷道掘進光面爆破參數(shù)
光面爆破技術(shù)是巷道“新奧法”施工的必需條件，采用光面爆破技術(shù)可以減少巷道超挖，維護巷道與圍巖的穩(wěn)定性，減少支護工作量，節(jié)約支護成本。
根據(jù)青菜沖礦巷道施工特征及巖石的力學(xué)特性，巷道光面爆破參數(shù)選擇如下：
炮眼直徑d：采用鑿巖臺車鑿巖，孔徑為42mm。
周邊眼間距E：根據(jù)光面爆破經(jīng)驗公式，周邊眼距與炮眼直徑的關(guān)系為：E=（8～18）d。一般根據(jù)圍巖類別確定E值大小，如果巖石完整性差，E值必須取小值。根據(jù)青菜沖礦地質(zhì)情況及開挖巖石特征，E值取45cm。
周邊眼深度L：從光面爆破的要求看，炮眼越深，輪廓面縱向平整度愈好控制。但是，亦會受到鑿巖設(shè)備、爆破器材性能、巖石類別及完整性等因素的影響。根據(jù)青菜沖礦施工設(shè)備及巖石類別、完整程度，L確定為3.0m。
周邊眼角度α：周邊眼原則上應(yīng)布置在開挖面的設(shè)計輪廓線上，并與巷道軸線平行。但是，由于鑿巖機鉆鑿周邊眼時，受到鑿巖設(shè)備構(gòu)造的限制，以及拱部和墻部巖壁的制約，鉆眼不得不存在一定的偏斜角α，偏斜角度的大小可依據(jù)炮眼深度進行調(diào)整，使其眼底能落在設(shè)計輪廓線外10cm左右為宜。故巷道施工時，α值一般取3°～5°。
最小抵抗線W：理論和實踐證明，光面爆破炮眼間距與最小抵抗線之比取0.8，即E/W=0.8。故在馬路坪隧道施工中，W值為60cm。
不偶合系數(shù)D和周邊眼炸藥直徑不偶合系數(shù)（即炮眼和炸藥直徑的比值）：實踐證明，藥卷在有空隙的炮眼中（不偶合裝藥）爆炸時，形成的沖擊波隨不偶合系數(shù)D的增大而衰減，D值一般取1.25～2.0。
周邊眼裝藥集中度和裝藥量：根據(jù)巷道施工相關(guān)經(jīng)驗，周邊眼裝藥集中度q=0.2～0.3kg/m。裝藥集中度過大易破壞巷道輪廓巖面，過小則爆不下來。根據(jù)青菜沖礦施工技術(shù)條件，取q=0.2kg/m。以周邊眼鉆眼深度3.0m計算，堵炮口炮泥長度為30cm，炮泥外留20cm。故每眼裝藥量為：（3.0-0.3-0.2）×0.2=0.5kg。
三、錨噴網(wǎng)支護施工工藝及技術(shù)采集者退散
錨噴網(wǎng)支護施工工藝流程為：爆破→巷道成型→噴射第一層混凝土→養(yǎng)護→打錨桿孔→安裝錨桿→掛頂網(wǎng)→打錨桿孔→安裝管縫式錨桿→掛幫網(wǎng)→噴射第二層混凝土→養(yǎng)護。
（一）砂漿錨桿的安裝
錨桿施工前，應(yīng)對下列事實進行調(diào)查核實：
（1）工程計劃、設(shè)計圖等基礎(chǔ)資料是否齊備；
（2）井下施工用水水質(zhì)，地下水對鉆孔、注漿的影響；
（3）對巷道周邊設(shè)物和設(shè)置物核實、復(fù)查；
（4）調(diào)查錨固工程周邊狀態(tài)巖層的處理；
（5）作業(yè)限制、環(huán)保規(guī)則、礦山法令等對工程的影響。
1．頂板錨桿的安裝。初噴后，給定錨桿眼眼位，鉆錨桿孔，安裝錨桿。技術(shù)要求：鉆孔過程中對區(qū)段的位置、巖土分層位置進行驗證，出現(xiàn)異常及時采取措施；根據(jù)巖土條件選用一定的鉆孔法、保證孔壁不塌、孔徑符合要求；鉆孔宜用清水；鉆孔使用錨桿鉆機、按給定的錨桿眼位鉆孔，并要求垂直頂?shù)装澹显O(shè)計角度和深度要求；錨桿水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50mm，垂直方向孔距誤差不大于100mm，孔底偏斜尺寸不大于桿長的3%；鉆進時，開孔推力要小，正常勻速鉆進，換釬時不許挪動鉆機；水泥砂漿要充滿鉆孔；安裝錨桿一般應(yīng)從中間開始，向兩邊進行。若頂板出現(xiàn)凸凹不平，應(yīng)先安裝凹處的錨桿，然后再安裝其它錨桿。
2．幫錨桿的安裝。幫錨桿施工可始終滯后2排頂錨桿，便于頂幫錨桿平行作業(yè)。技術(shù)要求：鉆孔要垂直巷幫，其它要求同上。
3．底角錨桿的布置。布置底角錨桿是控制底鼓的專門措施，一組底角錨桿一般由2根錨桿組成，一根按45°傾角布置，另一根則垂直打入底板。由于垂直向下打孔和錨桿安裝非常困難，所以本試驗只布置1根底角錨桿。長度為3m，間排距為1000mm×1000mm。
（二）噴射混凝土
噴層總厚度確定為120mm，它由初噴30～50mm、二次復(fù)噴達到設(shè)計厚度兩部分組成。爆破后，首先檢查掘進工作面安全狀況，敲幫問頂和撬除活石，然后進行初噴。
技術(shù)要求：以防頁巖風(fēng)化，初噴要及時，噴厚均勻，避免巖面*露，復(fù)噴的混凝土要壓緊金屬網(wǎng)，保持金屬網(wǎng)與巖面緊貼，復(fù)噴混凝土要封住金屬網(wǎng)，以防其銹蝕；每次噴射混凝土后要及時灑水養(yǎng)護，以保證其強度。
（三）注漿材料及拌制
錨孔一般注入水泥或水泥砂漿與地層固定并對錨桿加以保護，錨桿的粘結(jié)強度和防腐效果在很大程度上取決于漿液拌合料的成分，漿體拌制質(zhì)量及注入方式。
技術(shù)要求：水泥用不低于325號普通硅酸鹽水泥，水一般用不含硫酸鹽（≯0.1%）和含有機質(zhì)的水，用清水拌和為好。水灰比用0.40～0.45，當(dāng)用水泥砂漿時，灰砂比為1:1～1:2，且砂子粒徑不大于2mm，否則要嚴(yán)格過篩，水泥砂漿只能用于一次注漿。為了改善水泥漿在施工中和硬化后的性能，可加入適量外加劑。注漿體強度一般7天不低于20 MPa，28天不低于30MPa。水泥漿拌制要遵守以下原則：水泥、砂要按重量計算，拌合水要先于水泥、砂子送入攪拌機，任何外加劑均在攪拌時間過半后加入，機械攪拌時間不少于2min，應(yīng)避免人工攪拌，灰漿攪拌后應(yīng)放入特制容器中，并使其緩慢拌動，因此一般用雙筒攪拌機，以使水泥砂漿連續(xù)注漿。
水泥砂漿通過泵和耐壓膠管注入錨桿孔，泵壓范圍為0.1～12MPa，在鉆孔較長部段上，根據(jù)操作壓力和所使用的注漿方式，還應(yīng)讓水泥漿通入內(nèi)徑為12～25mm的塑料管，該塑料管離鉆孔底的距離通常為150mm，并每隔1～2m就用膠帶將此管與錨桿桿體相連接，注漿后該管就留在孔中。當(dāng)用密封圈或密封袋封閉注漿時，應(yīng)用一根小直徑排氣管將注漿段內(nèi)空氣排出，如果水泥漿從該管排出，則表明這一段已填滿水泥漿，在壓力進一步加大前應(yīng)封閉此管。若要用高壓注漿則常用帶環(huán)的管子，可二次或多次高壓注漿，錨桿承載力可比一次注漿增大一倍。
四、結(jié)語
在錨噴網(wǎng)支護施工過程中應(yīng)調(diào)整施工順序和工藝，保障支護效果。根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果，調(diào)整噴射混凝土的時間，初噴要及時，第一次復(fù)噴安排在巷道開挖相對穩(wěn)定期后進行，二次復(fù)噴安排在巷道變形穩(wěn)定期后進行。
開磷集團礦業(yè)總公司地處貴州省開陽縣金中鎮(zhèn)境內(nèi)，是我國化工優(yōu)質(zhì)磷肥生產(chǎn)的重要基地。隨著礦山淺部礦床開采完畢，公司下屬6個礦山中已有多個礦山開拓采準(zhǔn)進入到+600～+800m水平，距地表深度達500～600m，礦床地壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，因而帶來的問題是：礦山主要開拓及采準(zhǔn)巷道支護困難，原有的支護技術(shù)與措施失效，巷道返修率高，永久性巷道支護后存在經(jīng)常性冒頂、片幫、底鼓等現(xiàn)象，需要多次維護與加固，維護工作量大，支護成本高；其它采準(zhǔn)巷道支護時間短，維護量大，作業(yè)不安全，對礦山的正常安全開采帶來了嚴(yán)重影響。本次研究提出青菜沖礦巷道支護方法及其施工工藝，為礦山深部軟巖巷道掘進提供了技術(shù)保障。
一、錨噴網(wǎng)支護理論的提出
噴網(wǎng)支護因其施工方便、勞動強度低等諸多優(yōu)點，在青菜沖礦的生產(chǎn)實踐中已被廣泛采用。為了有效地控制圍巖的變形必須滿足巷道圍巖與支護體強度、剛度及結(jié)構(gòu)上的耦合。必須采用錨桿支護，錨桿支護是一種主動支護形式，代表了巷道支護的發(fā)展方向。
二、錨噴網(wǎng)支護施工材料的選擇
近十幾年來，國內(nèi)很多學(xué)者對錨桿作用機理作了大量的深入研究與探討，進一步揭示了錨桿支護的實質(zhì)，促進了錨桿支護理論研究的發(fā)展，擴大了錨桿支護技術(shù)應(yīng)用的范圍。
（一）錨桿桿體的選擇
根據(jù)巷道高強度支護的要求，選用20MnSi左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，其表面有凹凸紋理，不需要作任何處理即能保證錨桿與錨固劑之間較高的粘結(jié)強度。
（二）錨桿直徑和錨孔直徑的選擇
水泥砂漿錨桿直徑的選擇從支護效果和經(jīng)濟效益兩方面考慮。從支護效果看，在其它條件一定的情況下，錨桿支護強度的大小與桿體直徑成正比，也就是說，直徑越大，支護強度越高，圍巖強度強化效果越好；從經(jīng)濟方面考慮，錨桿直徑對錨桿材料成本的影響不是很明顯，考慮到“三徑”合理匹配，決定選用20mm的錨桿，與水泥砂漿錨桿直徑相匹配的錨孔直徑為29mm。
（三）混凝土的材料與配合比
水泥采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不低于425號；砂采用中砂或粗中砂混合的石英砂，含泥量不超過3%；石子采用碎石粒徑不超過10mm；水采用潔凈的水，不應(yīng)含有雜質(zhì)；添加劑盡量使用中性和不降低噴射混凝土強度的速凝劑；配合比（重量比）為：水泥∶粗中混合砂子∶石子（1∶2∶2）。
（四）護網(wǎng)的選擇
從支護強度和剛度考慮，護網(wǎng)選用鋼筋網(wǎng)，材質(zhì)選用A3鋼，鋼筋直徑為6mm；網(wǎng)度為150mm×150mm；從循環(huán)進尺和巷道周長考慮，網(wǎng)片選用2000mm×2000mm。
（五）錨噴網(wǎng)支護巷道掘進光面爆破參數(shù)
光面爆破技術(shù)是巷道“新奧法”施工的必需條件，采用光面爆破技術(shù)可以減少巷道超挖，維護巷道與圍巖的穩(wěn)定性，減少支護工作量，節(jié)約支護成本。
根據(jù)青菜沖礦巷道施工特征及巖石的力學(xué)特性，巷道光面爆破參數(shù)選擇如下：
炮眼直徑d：采用鑿巖臺車鑿巖，孔徑為42mm。
周邊眼間距E：根據(jù)光面爆破經(jīng)驗公式，周邊眼距與炮眼直徑的關(guān)系為：E=（8～18）d。一般根據(jù)圍巖類別確定E值大小，如果巖石完整性差，E值必須取小值。根據(jù)青菜沖礦地質(zhì)情況及開挖巖石特征，E值取45cm。
周邊眼深度L：從光面爆破的要求看，炮眼越深，輪廓面縱向平整度愈好控制。但是，亦會受到鑿巖設(shè)備、爆破器材性能、巖石類別及完整性等因素的影響。根據(jù)青菜沖礦施工設(shè)備及巖石類別、完整程度，L確定為3.0m。
周邊眼角度α：周邊眼原則上應(yīng)布置在開挖面的設(shè)計輪廓線上，并與巷道軸線平行。但是，由于鑿巖機鉆鑿周邊眼時，受到鑿巖設(shè)備構(gòu)造的限制，以及拱部和墻部巖壁的制約，鉆眼不得不存在一定的偏斜角α，偏斜角度的大小可依據(jù)炮眼深度進行調(diào)整，使其眼底能落在設(shè)計輪廓線外10cm左右為宜。故巷道施工時，α值一般取3°～5°。
最小抵抗線W：理論和實踐證明，光面爆破炮眼間距與最小抵抗線之比取0.8，即E/W=0.8。故在馬路坪隧道施工中，W值為60cm。
不偶合系數(shù)D和周邊眼炸藥直徑不偶合系數(shù)（即炮眼和炸藥直徑的比值）：實踐證明，藥卷在有空隙的炮眼中（不偶合裝藥）爆炸時，形成的沖擊波隨不偶合系數(shù)D的增大而衰減，D值一般取1.25～2.0。
周邊眼裝藥集中度和裝藥量：根據(jù)巷道施工相關(guān)經(jīng)驗，周邊眼裝藥集中度q=0.2～0.3kg/m。裝藥集中度過大易破壞巷道輪廓巖面，過小則爆不下來。根據(jù)青菜沖礦施工技術(shù)條件，取q=0.2kg/m。以周邊眼鉆眼深度3.0m計算，堵炮口炮泥長度為30cm，炮泥外留20cm。故每眼裝藥量為：（3.0-0.3-0.2）×0.2=0.5kg。
三、錨噴網(wǎng)支護施工工藝及技術(shù)采集者退散
錨噴網(wǎng)支護施工工藝流程為：爆破→巷道成型→噴射第一層混凝土→養(yǎng)護→打錨桿孔→安裝錨桿→掛頂網(wǎng)→打錨桿孔→安裝管縫式錨桿→掛幫網(wǎng)→噴射第二層混凝土→養(yǎng)護。
（一）砂漿錨桿的安裝
錨桿施工前，應(yīng)對下列事實進行調(diào)查核實：
（1）工程計劃、設(shè)計圖等基礎(chǔ)資料是否齊備；
（2）井下施工用水水質(zhì)，地下水對鉆孔、注漿的影響；
（3）對巷道周邊設(shè)物和設(shè)置物核實、復(fù)查；
（4）調(diào)查錨固工程周邊狀態(tài)巖層的處理；
（5）作業(yè)限制、環(huán)保規(guī)則、礦山法令等對工程的影響。
1．頂板錨桿的安裝。初噴后，給定錨桿眼眼位，鉆錨桿孔，安裝錨桿。技術(shù)要求：鉆孔過程中對區(qū)段的位置、巖土分層位置進行驗證，出現(xiàn)異常及時采取措施；根據(jù)巖土條件選用一定的鉆孔法、保證孔壁不塌、孔徑符合要求；鉆孔宜用清水；鉆孔使用錨桿鉆機、按給定的錨桿眼位鉆孔，并要求垂直頂?shù)装澹显O(shè)計角度和深度要求；錨桿水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50mm，垂直方向孔距誤差不大于100mm，孔底偏斜尺寸不大于桿長的3%；鉆進時，開孔推力要小，正常勻速鉆進，換釬時不許挪動鉆機；水泥砂漿要充滿鉆孔；安裝錨桿一般應(yīng)從中間開始，向兩邊進行。若頂板出現(xiàn)凸凹不平，應(yīng)先安裝凹處的錨桿，然后再安裝其它錨桿。
2．幫錨桿的安裝。幫錨桿施工可始終滯后2排頂錨桿，便于頂幫錨桿平行作業(yè)。技術(shù)要求：鉆孔要垂直巷幫，其它要求同上。
3．底角錨桿的布置。布置底角錨桿是控制底鼓的專門措施，一組底角錨桿一般由2根錨桿組成，一根按45°傾角布置，另一根則垂直打入底板。由于垂直向下打孔和錨桿安裝非常困難，所以本試驗只布置1根底角錨桿。長度為3m，間排距為1000mm×1000mm。
（二）噴射混凝土
噴層總厚度確定為120mm，它由初噴30～50mm、二次復(fù)噴達到設(shè)計厚度兩部分組成。爆破后，首先檢查掘進工作面安全狀況，敲幫問頂和撬除活石，然后進行初噴。
技術(shù)要求：以防頁巖風(fēng)化，初噴要及時，噴厚均勻，避免巖面*露，復(fù)噴的混凝土要壓緊金屬網(wǎng)，保持金屬網(wǎng)與巖面緊貼，復(fù)噴混凝土要封住金屬網(wǎng)，以防其銹蝕；每次噴射混凝土后要及時灑水養(yǎng)護，以保證其強度。
（三）注漿材料及拌制
錨孔一般注入水泥或水泥砂漿與地層固定并對錨桿加以保護，錨桿的粘結(jié)強度和防腐效果在很大程度上取決于漿液拌合料的成分，漿體拌制質(zhì)量及注入方式。
技術(shù)要求：水泥用不低于325號普通硅酸鹽水泥，水一般用不含硫酸鹽（≯0.1%）和含有機質(zhì)的水，用清水拌和為好。水灰比用0.40～0.45，當(dāng)用水泥砂漿時，灰砂比為1:1～1:2，且砂子粒徑不大于2mm，否則要嚴(yán)格過篩，水泥砂漿只能用于一次注漿。為了改善水泥漿在施工中和硬化后的性能，可加入適量外加劑。注漿體強度一般7天不低于20 MPa，28天不低于30MPa。水泥漿拌制要遵守以下原則：水泥、砂要按重量計算，拌合水要先于水泥、砂子送入攪拌機，任何外加劑均在攪拌時間過半后加入，機械攪拌時間不少于2min，應(yīng)避免人工攪拌，灰漿攪拌后應(yīng)放入特制容器中，并使其緩慢拌動，因此一般用雙筒攪拌機，以使水泥砂漿連續(xù)注漿。
水泥砂漿通過泵和耐壓膠管注入錨桿孔，泵壓范圍為0.1～12MPa，在鉆孔較長部段上，根據(jù)操作壓力和所使用的注漿方式，還應(yīng)讓水泥漿通入內(nèi)徑為12～25mm的塑料管，該塑料管離鉆孔底的距離通常為150mm，并每隔1～2m就用膠帶將此管與錨桿桿體相連接，注漿后該管就留在孔中。當(dāng)用密封圈或密封袋封閉注漿時，應(yīng)用一根小直徑排氣管將注漿段內(nèi)空氣排出，如果水泥漿從該管排出，則表明這一段已填滿水泥漿，在壓力進一步加大前應(yīng)封閉此管。若要用高壓注漿則常用帶環(huán)的管子，可二次或多次高壓注漿，錨桿承載力可比一次注漿增大一倍。
四、結(jié)語
在錨噴網(wǎng)支護施工過程中應(yīng)調(diào)整施工順序和工藝，保障支護效果。根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果，調(diào)整噴射混凝土的時間，初噴要及時，第一次復(fù)噴安排在巷道開挖相對穩(wěn)定期后進行，二次復(fù)噴安排在巷道變形穩(wěn)定期后進行。