光面爆破与锚喷支护在断层破碎带巷道施工中的应用

曲庆峰，张志远

(1.黑龙江省煤矿设计院， 黑龙江哈尔滨 150001;2.黑龙江龙煤集团双鸭山分公司双阳煤矿，黑龙江双鸭山市 155137)

光面爆破与锚喷支护在断层破碎带巷道施工中的应用

曲庆峰1，张志远2

(1.黑龙江省煤矿设计院， 黑龙江哈尔滨 150001;2.黑龙江龙煤集团双鸭山分公司双阳煤矿，黑龙江双鸭山市 155137)

结合双阳煤矿的生产实际，介绍了光面爆破、锚喷支护在断层破碎带地段巷道施工中的应用，叙述光爆、锚喷支护的施工方法及要求。

光面爆破;锚喷支护;断层;破碎带

双阳煤矿在二段主皮带井改造工程施工中，通过采用光面爆破和锚喷支护先后穿过了数条落差比较大的断层，在所施工的工程中有平巷，也有下山，现在巷道已经投入使用，至今支护状况良好。

1 地质概述

煤层底板岩层依次为页岩，砂岩，砂岩和页岩互层，层节理较为发育，所掘巷道周围多为承压煤柱及采空区，岩性为粉粗砂岩和砂质页岩互层，泥质砂页岩和岩质泥岩，泥岩和泥质黑页岩，断层处岩层遇水常潮解膨胀，爆破后极易片冒，给施工和维护带来很大困难。

2 施工方法

断层破碎带地段井巷的掘进断面一般为8～15 m2，多工序平行作业:二掘一喷、一掘一喷、边掘边喷及浅眼小循环，由于构造变化较大，循环进度控制在0.8～1.0 m;工序为光爆初喷、锚杆超前护顶、永久锚杆、挂金属网，复喷至设计厚度。当施工断面大至15 m2时，采用台阶施工法，上部光爆锚喷，下部锚喷，达到一次成巷。

2.1 光面爆破

光面爆破根据现场实际情况分3种方法施工。根据围岩性质和构造变化，合理的制定光爆图表，如表1所示。

表1 爆破说明

(1)预留光面层。在围岩稳定性较差的岩层中光爆，采用浅打眼，较近的周边眼距，增加空心眼数量，间隔装药，多次起爆的控制爆破方法。

(2)缩小周边眼位。在围岩不稳定的岩层中，如围岩为泥岩，炭质页岩时，采用中心掏槽，缩小周边眼距，确保巷道成型，眼距巷道轮廓线600～800 mm。炮眼布置如图1所示。

图1 炮眼布置

(3)底部掏槽。在断层破碎构造复杂层、节理紊乱的地质条件下，采用底部掏槽爆破，人工造型刷边到设计轮廓线，底部掏槽眼距底板约1 m为宜。断层带中各种岩性的光爆参数如表2所示。

2.2 锚喷支护

针对断层破碎带开挖后围岩压力大、强度低、松动早、来压快、易脱落的问题，研究围岩应力重新分布规律，采取相应的保护措施，选用下述几种支护形式。

(1)锚杆—混凝土联合支护。在围岩不稳定区段，层、节理裂隙虽然发育，但并不松散，尤其光爆后顶帮未立即成块脱落时，立即迎头喷射20～30 mm厚的砂浆封闭，作为临时支护。初喷时速凝剂量为水泥重量的3%～4%，再打永久锚杆挂网，复喷混凝土至设计厚度，锚杆为2.2 m×Φ18 mm预应力锚杆，间排距为600 mm×600 mm，混凝土配合比1∶2∶1.5，喷厚为70～100 mm。

(2)锚杆—钢带—金属网—混凝土联合支护。在围岩易变形脱落时，为了防止围岩的变形和松动，须在围岩松动前尽早支护，紧跟迎头以提供支护抗力，人工造型刷边后立即喷护顶浆10～20 mm厚(砂浆比1∶2)，速凝剂用量为4%～5%，再上钢带打永久锚杆挂网。预应力锚杆2.2 m×Φ18 mm，间排距为600 mm×500 mm;钢带规格为长×宽×厚=巷道的宽度×250 mm×3 mm;金属网规格为100×80 mm;混凝土喷厚为100 mm。

(3)锚索和U型钢梁联合支护。锚杆的组合作用形成组合拱，由于拱内的岩体裂隙发育破坏严重，岩体的强度相对降低，致使拱的强度降低，故对于破碎区，大松动圈巷道，单一支护达不到理想效果。锚喷支护能控制围岩不进入有害的松动状态，调节围岩变形至适当位置，当通过断层破碎带约1～2个月时间，观察发现第一次支护后，围岩虽然大部分趋于稳定，但是支护强度不足，局部有小块片落及膨胀鼓裂，裂缝长3～4 m，宽1～2 mm，且伴有泥质暴露。在处理好膨胀鼓裂现象的同时，在断层破碎带处用锚索－U型钢－复喷混凝土联合支护增强抗力，阻止围岩继续变形和位移。其中，锚索长8 m，间排距1.0 m×2.0 m，喷射混凝土厚100 mm。

3 施工要求

针对围岩变形较快的特点，在断层带中进行锚喷时，可分两次支护，要根据围岩自稳时间确定支护的施工顺序和时间。若围岩的自稳时间较长，则先锚后喷;若自稳时间较短，围岩甚至冒落而难以控制，应打超前护顶锚杆。经过观察:第一次支护后，不但限制了围岩变形的速度，而且允许围岩产生适当的位移和变形，以此来释放压力，所以即使局部出现轻微开裂、小块片落也无妨。围岩变形基本趋向稳定之后，上锚索加大喷厚，施行二次支护，增大锚固拱的厚度，加强支承拱的作用，以保证支护的安全。

4 结语

在充分吸收矿区建设实践经验和深入分析施工方法的基础上，针对双阳矿的断层多、岩层软、地质条件复杂的特点，逐步形成了一套适合本矿区复杂地质条件的井巷施工和支护方法，使矿井建设工期大幅度缩短，对类似矿井支护具有一定的借鉴意义。

［1］ 《采矿设计手册》编委会.采矿设计手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2007.

［2］ 郑颖人.地下工程锚喷支护设计指南［M］.北京:中国铁道出版社，2008.

［3］ 李永友，李树清.深部软岩巷道锚注联合支护围岩承载机理分析［J］.湖南科技大学学报，2008，23(1):10－14.

［4］ 张 农.巷道滞后注浆围岩控制理论与实践［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2004.

［5］ 柏建彪.深部软岩巷道支护原理及应用［J］.岩土工程学报，2008，30(5):632－635.

［6］ 郑永学.矿山岩体力学［M］.北京:冶金工业出版社，1998.

［7］ 徐永圻.煤矿采矿学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2003.

2010－12－16)

曲庆峰(1971－)，男，黑龙江哈尔滨人，工程师，从事矿井设计研究工作。