Innovation and Application of Anchor Spraying Process in 1000m-level Deep Mine Rock Roadway
吴则法 WU Ze-fa
（上海大屯能源股份有限公司，徐州 221611）
（Shanghai Datun Energy Co.，Ltd.，Xuzhou 221611，China）
摘要：针对孔庄煤矿-1015m轨道开拓大巷深度已达千米支护困难问题，指出了传统锚喷支护工艺存在的诸多弊端，提出了岩巷围岩让压、锚喷支护施工工艺的革新方案。阐述了岩巷锚喷支护施工工艺革新的理论依据和支护机理，介绍了锚喷支护新工艺，分析了应用后的技术经济效果和安全效益。
Abstract: In view of the difficulty in supporting the roadway with the -1015m track in Kongzhuang Coal Mine, this paper points out the many disadvantages of the traditional bolting and shotcreting support technology, and proposes an innovative scheme for the construction technology of rock pressure and anchor spray support. And it also expounds the theoretical basis and support mechanism of the construction technology innovation of rock bolting and shotcreting support, introduces the new technology of anchor spray support, and analyzes the technical and economic benefits and safety benefits after application.
关键词：千米深井岩巷；支护让压；初喷；集中复喷
Key words: 1000m-level deep mine rock roadway；support pressure；initial injection；concentrated re-spray
中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）27-0140-02
1 概况
-1015m水平为孔庄煤矿三期改扩建新开拓最深水平，轨道、皮带两条大巷沿井田走向平行布置，全长各2150m，主要担负该水平通风、行人、运输等任务。轨道大巷岩性为一灰顶板海相泥岩、一灰、9煤、二灰及二灰底板泥岩细砂岩。巷道地层仰角3°，水文地质条件较简单。前期近千米巷道位于采空区下部，垂距约40m。大巷掘进为钻爆法光爆施工，采用7655型凿岩机打炮眼，P-90B耙装机装岩，蓄电池机车与1t矿车联合运输出矸。支护形式为“锚网索+喷浆”联合支护，锚杆（索）具体参数见图1。网片使用WH2230*1020/120*100/6型点焊网，全断面铺网，网搭接一格长，用双股14#铁丝拧紧，喷浆厚度≦150mm；使用MQT-120J型锚杆机施工拱部锚杆，7655型凿岩机配用2500mm钻杆施工帮锚杆钻孔，MQS-50/1.9型风煤钻压注帮锚杆，锚杆采用气动扳手紧固。
2 问题的提出
-1015m轨道大巷设计深度已超千米，巷道围岩控制难度增大，对支护质量提出要求更高。传统支护工艺主要为爆破后直接锚网喷浆支护，该工艺存在诸多弊端：
①岩体中开掘巷道后，集中应力未重新均匀分布即锚网喷浆，金属网紧贴爆破后岩石表面，不能起到喷浆体骨架作用，围岩塑性变化过程中支护体受应力作用容易损坏。②不利于巷道施工质量检查，易出现造假隐蔽工程，巷道支护质量得不到有效监管。③过分依赖喷射混凝土作用，认为喷浆越厚越好，短期内喷浆体开裂脱落现象普遍，存在安全隐患。④集中成巷期间需对喷浆开裂体进行补喷，浆体粘合性差。⑤支护质量很难达到设计要求，巷道服务寿命缩短、后期修复量大。
-1015m水平轨道大巷掘进本着进一步深化新奥法的让压支护思想，针对传统锚喷支护工艺存在的诸多弊端，结合锚网支护的特点，进行工艺革新。
3 锚喷支护传统工艺与革新后工艺
3.1 传统工艺
“一掘一锚一喷”：迎头钻眼-放炮-找顶-临时支护-锚网支护-喷浆成巷，穿插找顶复喷。
3.2 革新后工艺
“一掘一锚、集中复喷”，迎头钻眼-放炮-找顶-初喷围岩找平岩面（厚度一般在30~50mm）-临时支护-锚网支护，然后进行下一循环，待耙装机前一个段高（约35m）掘进结束后进行集中复喷，厚度在30~50mm。
3.3 新工艺优点
革新工艺主要有以下益处：①有利于巷道成型、锚网支护质量检查，杜绝造假隐蔽工程。②围岩初喷平整而又控制初喷厚度，光爆成型达到本质提高。③锚杆托盘密贴初喷平整后的岩面，避免托盘与围岩之间点接触或线接触，保证锚杆安装质量，提高围岩强度，破碎岩石下安装锚杆时不至于掉矸伤人，有利于锚杆孔深控制。④围岩应力趋于稳定后集中复喷，减小顶板开裂脱落伤人风险。⑤喷浆体开裂现象减少，二次补喷量降低，减少返工浪费。⑥一个段高仅集中复喷一次，喷浆拌料工相对固定，喷浆效率、质量得到有效保证。
4 新工艺理论依据
4.1 混凝土支护作用
锚喷支护中，初喷主要对暴露围岩起到充填粘结和封闭作用，即高速喷射混凝土充填到围岩的节理、裂隙及凹凸不平岩石中，隔绝空气、水与围岩接触，有效防止风化、潮解引起的围岩破坏，缓和了应力集中，把围岩粘结成整体，提高了围岩整体性和强度。
4.2 网片支护作用
传统支护工艺是在爆破后未喷浆之前直接锚杆压网，网的作用仅起到防止围岩松动、阻止网内破碎围岩离合作用，从而忽视了网在喷层中的骨架作用。改革工艺后，网片置于喷层外表面向里30mm处，实现原工艺两个作用的同时，还在喷体中起到了骨架作用。依据材料力学观点，此结构体抗压强度较大，提供围岩承载能力增强，支护层破坏后仅产生裂隙而很少出现大块剥落。
4.3 锚杆支护作用
锚喷支护中主要依靠锚杆挤压加固和支护整体结构对巷道围岩强度进行强化，提高岩体结构弱面强度，使一定范围巷道周边围岩形成整体锚固体，能形成防止围岩松动和变形加固拱，从而保持巷道稳定。围岩体由载荷体变为支护体，巷道围岩自身参与对外层岩体进行主动支护。
4.4 让压支护作用
岩体中开掘巷道后，围岩出现应力集中，马上进行锚网支护喷浆，喷层厚度大、柔性差，且位于锚网支护体的外部，锚网喷层将随围岩一起经历掘进影响阶段的变形，巷道支护体易出现较大变形开裂，影响支护效果。
实施初喷后锚网暂不复喷，由于初喷层很薄与岩体紧密粘结，具有一定柔性，且外部受锚网支护结构保护共同形成柔性支护层，围岩应力得到充分释放直至平衡但又限制了围岩的极度变形。因此，巷道掘出初喷、锚网后让压一段时间，等待应力得到充分释放和平衡后最后集中复喷盖网，可以让复喷层避免和围岩一起经历掘进影响阶段的变形，大大促进支护效果，从而减少喷层的开裂脱落现象。通过围岩变形实测，锚网后等待掘进一个段高（约35m，时长7~10d）再对巷道顶板进行集中复喷，效果最佳。
5 新工艺实施要求
为保证锚喷支护新工艺的实施，必须采用光面爆破，确保巷道成型规整。科学制定光爆图表，合理布置炮眼和选择爆破参数，并随岩性变化及时调整完善。
实施锚喷支护新工艺中，初喷必须紧跟迎头，人员要站在可靠的支护顶板下进行，初喷层初凝后及时支设临时支护（可采用轻型水单体支柱）。锚网作业在临时支护下进行，严禁空顶作业。锚网支护必须紧跟迎头，距迎头距离不大于一个循环进度，复喷必须让压一段时间后集中进行，当变形趋于稳定后进行集中复喷盖网，复喷前必须对锚杆二次紧固和质量检测。复喷体必须覆盖住网片但又不宜太厚，同时要求包裹住锚杆托盘和螺帽，部分锚杆头外漏部分喷上一层浆防锈即可，不必找平表面，初喷厚度略大于复喷厚度，总喷厚控制在100mm以内。无论初喷层还是集中复喷层必须在规定时间内洒水养护，以提高喷射混凝土的强度。
6 应用效果分析
掘进岩巷通过支护让压、集中复喷工艺革新后，取得了良好的技术经济效益和安全效益。光面爆破、巷道成型得到实质性改善，充分地发挥了锚杆、网片在喷浆混凝土中整体支护作用，让压支护与集中复喷促进内在质量得到极大提升。通过实测，每米巷道开挖量减少1m3左右，喷浆体开裂现象减少80%，每米巷道节约喷浆量至少0.5t，复修工作量降低80%，喷浆体开裂脱落伤人风险大大降低，巷道收敛量下降75%。同时集中复喷相对固定较高素质人员投入，减少拌料人员和拌料时间，综合成本测算可节约500元/m，而且安全效益巨大，为矿区进入深部采区作业提供有力安全质量保障。锚喷工艺革新前后成巷效果见图2、图3。
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7 结论
围岩支护让压、集中复喷支护工艺革新后促使巷道内在质量本质提高，延长了巷道服务年限，降低了成本消耗和后期修复投入，有效促进了安全生产以及岩巷掘进效率提升，可在掘进岩巷全面推广。
参考文献：
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