韓喜斌

(甘肅省核地質(zhì)二一二大隊核工業(yè)武威工程勘察院，甘肅武威733000)

1 概述

甘肅省嘉峪關市某礦山，平均海拔2800m，高寒缺氧，環(huán)境惡劣，工作區(qū)地形高陡、氣候寒冷、空氣相對稀薄，植被稀疏，自然地質(zhì)環(huán)境十分惡劣。因常年風化，礦物運輸巷道出露基巖局部地段有掉石現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場踏勘和地質(zhì)情況結(jié)合，采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護對破碎區(qū)域進行加固處理，根據(jù)后期現(xiàn)場運行監(jiān)測，處理效果良好。

2 地質(zhì)概況

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及勘察報告顯示，本礦區(qū)為千枚巖，主要以鈣質(zhì)千枚巖為主，呈灰綠—暗綠—黑灰色，巖石成分主要由石英、綠泥石、絹云母、方解石及少量的碳酸鹽礦物等組成，局部夾透鏡狀大理巖和石英巖，分布較廣，抗風化能力差，圍巖為Ⅳ類，軟巖，較破碎。

3 運輸巷道特征說明

該礦山巷道寬5m，在硐口至岔道方向：163~175m、190~220m、230~260m、290~300m，岔道至2#溜井方向：460~470m，1#溜井至岔道方向：160~140m、130~120m、90~70m、20~15m處千枚巖成碎塊狀，有長期有掉石現(xiàn)象，根據(jù)設計方案采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護（即錨桿+金屬網(wǎng)+噴射混凝土）。

4 巷道設計參數(shù)

錨桿采用粘結(jié)型端頭錨桿，錨桿長度4m，直徑?14mm的HRB400螺紋鋼筋，錨桿孔徑50mm，錨固劑使用RH-2000型樹脂錨固劑，抗拉強度大于60MPa,選用樹脂錨固劑是因為比水泥錨固劑凝結(jié)速度快，施工效率高，安全性好。且樹脂錨固劑施工不受人力影響，安裝時，只要采用機械攪拌，攪拌時間符合規(guī)范，錨桿的安裝質(zhì)量是可靠的，而水泥錨固劑的親水時間難以控制，質(zhì)量不易保證，且價格優(yōu)于水泥錨固劑[1]。

金屬網(wǎng)采用?4mm鍍鋅鐵絲編制的200mm×200mm的菱形網(wǎng)。噴射混凝土使用硅酸鹽水泥，強度為42.5級，砂為中砂，石頭為粒徑不超過12mm的河卵石，頂拱厚度10~15cm，兩邊墻厚度20~25cm,由于頂部噴漿難度大，厚度太大容易掉落，所以要比兩邊墻稍微薄些。巷道設計圖如圖1所示。

圖1 道設計剖面圖（單位：m）

5 錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護的技術要求

眾所周知，礦山巷道錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護施工難度大，技術要求高，尤其是高海拔地區(qū)不可預測因素多，晝夜溫差大，對于混凝土施工更是一種考驗，要結(jié)合礦山生產(chǎn)，使得施工周期難以保證。

（1）因巷道建成年代已舊，且在第一次開挖挖成后未進行初次支護，處于基巖外露狀態(tài)，未及時圍巖封閉，圍巖初始應力破壞嚴重，巷道開挖形成坑洼面大而且多，鋪網(wǎng)難度較大，所以應先對巷道施工面清理，并用高壓空氣清理和高壓水清洗，在對施工面使用水泥砂漿噴射填平處理，等水泥砂漿達到一定強度后在施工錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土。

（2）錨桿為自制錨桿，?14mm的HRB400螺紋鋼筋，主要由錨桿桿體，錨固頭、托板等組成，該巷道圍巖為Ⅳ類軟巖，較破碎，粘結(jié)型端頭錨桿適用效果較好，質(zhì)量有保證，且錨固劑粘度低，錨桿能快速穿過錨固劑，只需等待10~15s即可。根據(jù)多地區(qū)施工經(jīng)驗，粘結(jié)型端頭錨桿在礦山軟巖巷道施工優(yōu)于其他類型。由于錨桿受長期的圍巖的變形擠壓，使得錨桿與圍巖的接觸更加緊密，摩擦力也有所增大，錨桿的整體受力逐步提高，整個錨固效果更好。

（3）樹脂錨桿的錨固力總是大于桿體強度極限值，設計不同的錨固長度均能達到可靠的錨固效果，大量錨固力檢測結(jié)果，都是桿體延伸或螺紋拉斷，錨頭不動或有很少位移，實踐證明錨固可靠性極高[1]。樹脂錨桿適用范圍廣，對各類巖石和錨桿都適用，安全可靠，操作也簡便快速，價格合理，質(zhì)量有保障。

（4）本工程使用菱形網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸較小，與錨桿結(jié)合攔截分化碎石，防止巖塊和碎石掉落，對下部行人和生產(chǎn)起保護作用，因為菱形網(wǎng)強度較高，便于連接，施工方便，與混凝土能更好的聯(lián)結(jié)，致使外面噴射混凝土的極限荷載有所增加，也增加了外層噴射混凝土的強度和穩(wěn)定性，便于加工和運輸，成本比鋼筋網(wǎng)低，便于彎曲，易與巷道的現(xiàn)有形狀緊密結(jié)合。與錨桿配合能抵抗一定的圍巖壓力。菱形鍍鋅鐵絲網(wǎng)選擇從頂部向兩側(cè)安裝，有利于頂部網(wǎng)的平整和施工。使剛性混凝土面變?yōu)槿嵝詸C構。

（5）噴射混凝土比例為1∶2∶2，使用潮式噴射法，因為潮式噴射法對空氣污染小，適合巷道這種空氣流通差、空間小的區(qū)域，操作簡單，上手容易，以壓縮空氣為動力，在噴嘴處混合料與高壓水結(jié)合噴射到巷道面，在混凝料里加入適量的速凝劑，這種噴射法回彈量和粉塵都小，符合綠色施工要求。噴射作業(yè)應分段分片進行，噴射順序應從下而上，噴射面應預先濕潤，清除松石、浮渣和塵埃，對空洞、凹穴，較寬裂隙噴射混凝土填充，噴嘴與被噴面的距離要保持在1.5m左右[2]。

潮式噴射法比起常用的干式噴射法，在經(jīng)濟性和環(huán)保性上都有優(yōu)越性，減少整個施工造價，對施工人員的保護性也好，且現(xiàn)場空壓機供風量也充足方便，能做到隨時施工隨時使用，在工期的保證上也能起到關鍵作用。跟濕式噴射法比較，即能降低造價，又能保證拌合材料的運輸距離。

噴射混凝土的作用就是與破碎圍巖緊密結(jié)合，在破碎區(qū)及時噴射施工，將破碎圍巖加以封閉，阻止空氣、雨水等對巖體的不利影響，對圍巖強度的下降起重要作用，達到間接提高圍巖強度的目的。噴射混凝土還能填平圍巖表面的坑洼面，形成一個易于施工的光滑曲面，減弱圍巖表面因坑洼引起的應力集中現(xiàn)象，防止因應力集中造成的圍巖破壞。

（6）軟巖錨桿支護，錨桿形成的錨固層組合拱是支護的主要承載結(jié)構，也在礦山巷道的支護中起主導作用，噴層和金屬網(wǎng)的作用是維護該組合拱的存在，防止它因巖塊冒落而失效。對于錨桿間松弛區(qū)的巖石，必須使用噴層和金屬網(wǎng)予以支護，軟巖巷道圍巖變形量大，脆性的噴層很快會開裂破壞，金屬網(wǎng)的鋪設，不僅可以防護錨桿間的碎石，提高噴層的抗變形能力，而且又將多個單個的錨桿連接成一個整體的錨桿群，增強了錨桿支護的整體穩(wěn)定性，同時也使錨桿間松弛的圍巖部分進入支護狀態(tài)[1]。

（7）錨桿托板采用鋼板托板，規(guī)格為200mm×200mm×10mm,托板作為錨桿體系的重要部件，要與整個錨桿的受力狀態(tài)相匹配，才能保證整個錨桿的穩(wěn)定性。

（8）巷道錨桿群、混凝土噴面和菱形鐵絲網(wǎng)組成一個整體，形成一個自承拱。整個工程要防止局部錨桿的破壞，因為隨碎石塊的掉落，錨桿的局部破壞失穩(wěn)，錨固力遭到破碎，引起整個錨固體面的破壞失效。

（9）圍巖變形是圍巖力學形態(tài)變化最直接體現(xiàn)。它不僅直接反映了地壓規(guī)律，而且也是松軟巖層用來分析判斷圍巖穩(wěn)定程度的可靠手段。因此，進行現(xiàn)場變形量測，掌握圍巖變形活動狀態(tài)和時間效應，并在此基礎上，選擇支護結(jié)構和參數(shù)，妥善安排掘進和支護工藝過程，以確保支護體系和支護特性曲線和圍巖變形活動狀態(tài)相適應、相匹配，以最大限度發(fā)揮圍巖自承能力和支護體系支撐能力，這是搞好維護的關鍵。松軟巖層變形具有時間效應長的特點，所以堅持長期監(jiān)控，對于及時了解圍巖穩(wěn)定信息及采取相應的加固措施具有重要意義[1]。

6 施工中需注意的問題

（1）根據(jù)圍巖等級和現(xiàn)場地質(zhì)情況，選擇錨桿類型和參數(shù)；

（2）根據(jù)勘察報告中巖石的分化破碎情況，確定金屬網(wǎng)的類型和尺寸；

（3）確定噴射混凝土的厚度和每層的噴射間隔時間；

（4）選擇合適的噴射方法，注意噴嘴與巷道面的角度和距離；

（5）選擇施工工藝時，要盡量避免對圍巖初始應力的影響，降低施工震動，減少外露基巖，防止分化；

（6）錨噴結(jié)構、設計參數(shù)、施工工藝要緊密圍繞現(xiàn)場圍巖的變形狀態(tài)選擇；

（7）對于自拌噴射料的加水量要合適，常規(guī)用手捏成團落地開花的方式做判斷；

（8）噴射混凝土要具有良好的物理力學性能，粘貼、早強等要符合要求，速凝劑的量要合適，就要減少回彈量，又要能夠迅速凝固，達到早期強度，防止二次脫落。

7 結(jié)束語

該工程完成后，經(jīng)過現(xiàn)場檢測和多年的監(jiān)測，達到了預期處理的目的，不但加固了分化碎石的掉落現(xiàn)象，而且保證了礦山巷道的安全運輸。

對于礦山的安全生產(chǎn)不容忽視，不管是生產(chǎn)安全還是生活安全都是我們最關心的，隨著科學技術的進步，應該做好提前防御，加強管理，緊密合作，科學指導。讓優(yōu)質(zhì)工程的作用發(fā)揮在礦山安全生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)中。

經(jīng)過工程實踐證明，噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護體系對礦山巷道破碎圍巖的維護有較好的經(jīng)濟和適用性。要時刻樹立綜合治理，聯(lián)合支護，永久監(jiān)測的思想。