联合支护在软岩巷道施工中的应用

张建英

摘 要：西石门铁矿巷道多布置在闪长岩、灰岩等围岩中，岩石硬度f在8～12之间，属于坚固岩石。而少部分巷道在施工中揭露出蚀变闪长岩、矽卡岩等软弱岩石，易风化。暴露时间长易发生片帮和大块掉落，岩石硬度f在1.5～4之间。正常单一类型支护无法正常施工。本论文提出了针对软岩巷道的联合支护方式，提高了巷道施工安全系数，提高了巷道成型，降低了支护成本。

关键词：软岩巷道；联合支护；超前锚杆；砌墙

1 前言

选定井巷支护施工方案在矿山生产中的位置举足轻重，是保证井巷工程在其服务期限内发挥自有作用的有效措施，加强和改进支护工作和提高井巷支护的管理是关系到矿山安全和生产的重要举措。

我单位目前主要工程为西石门铁矿各采区的采准工程和少量的深部开拓工程。西石门铁矿属于接触交代型矿床，矿体与矽卡岩相伴而生，矿体与围岩界限不明显，采矿掘进过程中与矽卡岩等这些软弱岩石躲避不开，经常出现顶板岩石松散破碎、巷道冒顶现象。因此，如何保证施工安全、改善支护效果、保证原设计的顺利施工、保证巷道成型，仍是巷道软岩石施工中的中应解决的主要课题。作者力图从顶部喷浆、金属支架支护配合超前插钎、发碹、进行施工分析实践，为以后软弱岩石巷道施工支护工作中提供参考。

2 施工部署

在矽卡岩或蚀变闪长岩地段掘进施工时，采用“放小炮”，短距离掘进短距离支护的方法，每炮进度控制在1.0m左右。施工由外向里顺序分段支护。首先对作业进行临时喷浆密闭，防止风化。临喷的厚度在30mm～50mm之间。然后采取金属支架插杆（钎杆、开缝锚杆）法进行支护，原始岩石的暴露长度不得超过支护地段的0.5m，为工人作业提供安全作业空间。服务年限长的工程，金属支架腿部需要进行混凝土发碹体，形成永久支护。

2.1 材料及参数

金属矿山巷道大都采用三心拱，三心拱的拱越高巷道围岩越稳定支架受力越均匀。通常拱高f0=（0.35～0.40）B0是合理的拱高范围。西石门铁矿巷道设计毛断面在3.2～4.0m之间，所以在拱架支护地段的刷帮毛断面的选择3.6m宽，联合支护以后也能满足了人行通道宽度和运输设备到支架的安全距离。

金属支架型号为20M25U型，金属支架支护后净断面不底于宽×高=3.4×3.343m，间距为0.5～0.7m。

锚杆采用杆采用2.5m长φ22mm钎子钢或者“开缝锚杆，由于巷道断面较大（3.6m×3.443m），插杆越长越好，最好不小于2.5m。

金属支架支护后，再对腿部进行混凝土发碹，混凝土厚度：250mm，发碹后净断面宽×高=2.8m×3.09m，轨道中心线左为1.1m，右为1.7m。

2.2 施工顺序

（1）对掌子面面进行刷帮挑顶，检撬浮石、临喷、清理巷道积渣。

（2）由外向里进行金属支架支护。

（3）用7655凿岩机沿金属支架的拱上沿、对开木缝隙处以20°～30°角注入直径22mm中空六角钎子钢。

（3）对墙体（连同拱架腿部）进行混凝土发碹支护。

（4）进行模板拆卸，由上向下依次拆除，清理巷道杂物。

3 施工方法

3.1 拱架支护施工方法

（1）支护前，对需支护该部位进行刷帮挑顶和巷道清理。刷帮挑顶后毛断面规格为：宽×高=3.6m×3.443m。

（2）支金属支架时，防止围岩松软，拱架向下扎入地板。拱架腿下沿掘进方向铺设两根160mm宽的槽钢，槽钢要扣着放在巷道的底角上，然后再焊接到底部槽钢结构上。

（3）支架固定后，支架间采用8#槽钢焊接成一体，左、右、顶各一根。用8#镀锌铁丝在拱、梁上部绑扎对开木缓冲层。

（4）每架金属支架的间距0.5～0.7m。

3.2 插钎法施工方法

（1）在已支护好的金属支架中紧靠掌子面的拱架起拱线以上部位进行插杆作业，杆体间距选择200～300mm，形成超前临时支护体，阻止围岩冒落时岩块不落入施工掌子面。杆体采用2.5～4.0m长，直径22mm中空六角钎子钢，用7655凿岩机沿金属支架拱上沿、对开木缝隙处以20°～30°角注入。爆破后，保证杆端与开挖顶板距离不小于500mm的保护空间。

（2）在顶部插杆完毕后，进行爆破掘进。掘进爆破时要多打眼，少装药。根据杆体的深度，严格控制每炮进尺。

（3）爆破后及时进行金属支架支护，减少围岩暴露时间。金属支架支护间距选择500～700mm，在需要的情况下，金属支架可以密排。为了给金属支架间和杆体间四周的松散体提供支撑力，金属支架上部必须及时用对开木充填。充填以后能很好的阻碍松散体滑落，为支护提供良好的安全空间。同时，用对开木充填巷道金属支架柱腿外侧缝隙，防止侧面块体的滑落。

3.3 混凝土浇注的施工方法

（1）为了确保混凝土浇注的整体性，及时用振动棒捣固连同金属支架腿部一起浇筑。浇注好的混凝土强度不低于C20；发碹厚度为：300mm。发碹后的净断面为：宽×高=2.8m×3.143m。

（2）混凝土用的水泥为矿渣水泥，标号不低于425#，沙子采用0.25mm～0.35mm的中粗砂，石子采用20mm～40mm碎石。水泥：沙子：石子=1：2：4。

（3）混凝土碹的拆模期不宜少于5天，养护期不得小于28天。

4 结语

通过联合支护对西石门铁矿软弱岩石巷道中的施工，已完成了开拓工程450m，避免了施工绕道，1200m，节约成本750元/m，人工费800元。为以后软弱岩石巷道施工提供有益的数据参考经验。

取得的效果总体评价如下：

（1）提高了巷道施工安全系数，改善了施工作业安全条件。

（2）提高了巷道成型质量，经联合支护的巷道轮廓平整性好，保证了巷道成型，安全性高，服务年限长。

（3）加快了巷道的掘进速度，降低了返工的成本和巷道使用中的维护费用。

（4）避免了修改设计及系统工程的修改，赢得了时间，节约了成本。完善了系统的正常形成。

参考文献

[1]徐忠义，杜向前.采矿知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2]唐民成.井巷掘进与支护[M].北京：冶金工业出版社，1982.

[3]刘刚.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005.

（作者单位：五矿邯邢矿业邯郸中冶建设有限公司（驻西石门铁矿井建项目部）