试论矿井建设中软岩巷道掘进施工技术

摘要：本文结合笔者多年的施工经经验，详细分析了矿山建设在软岩地层进行巷道掘进施工时的工程地质探测及巷道掘进施工技术要点，以供同行参考与借鉴。

关键词：矿井建设；软岩巷道；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

随着采矿规模的不断增大，矿井开采向纵深化的发展，软岩巷道施工问题直接决定着矿井的安全生产活动的开展。常规锚杆在软岩巷道中已经很难发挥出其锚固特性。软岩在采动压力的作用下，巷道围岩强烈变形引发锚杆锚固力的迅速衰减和丧失，从而使巷道围岩失去支护作用，造成巷道失稳破坏。软岩巷道围岩控制是采矿工程中的世界性难题。

2 工程地质预测及探测

进行巷道修建的时候，如果发现含水量多的部分或是材料不达标，就会出现地下水严重露出，巷道侧边的围岩出现问题，使得整个施工进程受到严重影响，投入一些本不应付出的资费。所以项目实施之前，必要的勘测以及分析还是不能忽略的，对工程中可能出现的问题，如不良岩层，含水等现象作出确切的判断和预测，并做好相应的应急策略。为了圆满完成不良围岩巷道的修建工程，对其进行地质的提前勘测是必不可少的，它的作用可体现为：首先是了解施工周围的地质状况，提高施工计划的有效性；其次是可以预防含水结构或是不良围岩的突然出现，给施工造成的不必要的影响和损失。

3巷道挖掘施工技能

3.1未发现不良结构的巷道施工

未发现不良的围岩的时候，如果设计的巷道靠近不良岩层或是含水量较多的结构，可以通过工作面岩帽来注浆，从而加固松散的岩层，堵截含水的结构，最终避免他们给施工造成的影响。

为了改善松散岩层的现状，可以仅对图1中的2-5号进行注浆，空出1号以进行观察浆液的扩散速度及面积。如果巷道截面很大，应该多设计一些周边眼，保证其距离为1000～1500mm；堵截含水的结构过程中，通常如果1号孔有水喷出，就不需要对其他孔做工作，仅通过1号孔进行注浆，就可达到目的。

3.2 发现不良岩层后的巷道施工

施工过程中，会遇到各类未预测的情况，例如施工前方的地面出现故障，或是技术工出现失误等等，往往就会发现一些不良的岩层，出现松散的岩层滑落，地下水大量冒出的现象。一般的技术难以解决这些问题。所以当这些问题出现时，为了避免由于岩层的大量滑落造成大面积的空洞，应该马上停工，按照漏水处的冒水量，采取以下相应的措施。

1）利用止浆墙注浆加固。岩层滑落导致出水量较多的时候，可以通过止浆墙注浆加固的方法，加固松散的围岩，堵截要冒出的水。针对需要用此方法进行加固的地方，因为地下水压力的作用，除了部分有所改动，其解决办法与工作面止浆墙注浆解决含水构造问题的方法基本一样。

此方法可根据以下步骤实施：

首先是混凝土止浆墙施工。施工之前，为了缩小止浆墙和工作面之间的距离，应清除工作面碴堆，再对止浆墙施工。混凝土的强度标准为C20，如有需要，可选择钢筋混凝土增加墙体的承受力。为了增加混凝土初期的强度，节省施工时间，施工过程中，可根据水泥的使用情况加入5%的水泥复合早强剂。工作时，混凝土止浆墙通常安装2～3条注浆管于巷道上部，中间两边各安置一条。敷设注浆管过程中，尽可能的将管口延伸于巷道边缘线外的结构里面。

其次是通过注浆堵截水流并加固岩层。混凝土止浆墙竣工七天之后，就可开始注浆。注浆过程中，选取水泥—水玻璃双液浆，同时调整好其比例，确保浆液在设置的前提下，其扩展区域超出挖掘边界线2～3m，并且有效的堵截地下水的冒出。完成注浆之后最终的压力应是静压力的2．5～3．0倍。

接下来就该进行挖掘工程。采用注浆加固岩层2～3d时就可以开始巷道工作。为了确保挖掘时巷道的岩层不再出现松散滑落，在清理止浆墙的时候，应该对其装药量进行控制，尽量减小由于爆破给加固部分带来的损伤；在挖掘加固岩层的过程中，为了避免出现爆破，应尽量利用风镐开挖或通过预留光爆层的方法。

最后就是巷道的支护。为了确保巷道的稳固，要经过松散不良岩层区域的巷道应该长时间进行支护。支护的方法应按照实际情况，采取型钢网喷或是整体混凝土支护方式。

2）喷注法加固。发现不良岩层时，如果该处冒出的水量较少，可以选择喷注法应对，加固滑落的岩体。具体的方法步骤为：

首先应该做好注浆管的布置工作。通常安装2～3条注浆管于巷道上部，中间两边各安置一条。敷设注浆管过程中，尽可能的将管口延伸于巷道边缘线外的结构里面。

其次就是喷涂止浆层。施工之前，为了不使大面积受影响，应清除工作面碴堆，再进行喷涂工作。混凝土的强度标准为C20～C30，喷层厚度设计为300～500mm，如有需要，可通过添加钢丝编网增强喷层的承受力。为了增加混凝土初期的强度，施工时可根据水泥的使用情况加入5%的水泥复合早强剂。

接下来是注浆加固工作。止浆层完工七天后，就可开始注浆。在此过程中，如果没有水冒出甚至无水，可以选择单液水泥浆，或是利用水泥—水玻璃双液浆。达到完成注浆的要求必须考虑两个因素，首先是加入的浆液量；其次确保注浆压力低于止浆墙的耐压力。如果冒出的水较高时，所用浆液量必须确保其扩展区域超出挖掘边界线2～3m；如果高度较低，就应该在喷射混凝土止浆墙所承载的压力最大限度内设置注浆压力，使得注浆压力小于其允许的耐压力度。如果考虑加入的浆液量，则其计算方法可根据该公式计算

式中，A——浆液扩散消耗系数，取1.3～1.5；S——巷道截面积；L——注浆区域牵涉的巷道长度，m；H—巷道冒落的平均影响高度，m；d——巷道冒落影响的宽度，m；n——冒落岩体的空隙率，％；m——巷道冒落影响的松散地域孔隙率，％；B——浆液的有效结石率，％。

然后是进行挖掘。注浆加固工程完成10～14天后，就能开始巷道工作。为了降低由于爆破给加固部分带来的损伤率，在清理止浆墙的时候，应该对其装药量进行控制；在挖掘加固岩层的过程中，应尽量利用风镐开挖。

再接下来的工作和止浆墙注浆加固的方法倒数第二步一样。最后的工作和止浆墙注浆最后一步一样。

4小结

1）在施工过程中，节省成本，使得施工操作简单，提高工程效率，其最重要的步骤就是防止出现含水结构以及不良岩层；然而要做好此工作的前提就是提前对工地做一次完整的勘测工作，了解施工周围的地质状况，提高施工计划的有效性。

2）针对已经发现的不良岩层区域，应该立即停止出碴，避免巷道上部发生严重的空洞，可以通过三方面控制：一是简化工程，减少工作量；二是降低注浆量的损耗，减少成本；三是保证工程的稳定性不受影响。

3）应该对有裂缝、不牢固的岩层提前做加固处理，增强围岩的力学性能，使岩层本身的承受力以及本身强度得到提升，并且，该技能针对堵截地下水的冒出也有着举足轻重的影响。

4）加固散开的岩层，做好巷道的护顶工作，对该工程通过不良岩层至关重要。有一刚开的矿井，其200m水平所发现的一条估计有5m宽的结构，总的出碴量超出了200m3，可是仍然不能通过。但是采取此文章所设计的喷注法加固方法之后，加入的水泥用量为20余吨，从而加固松散的岩层，最后终于达到目的，通过此地带。

5）在确保该工程的稳定性不受影响的条件下，才能采取巷道支护方式，再就是应考虑到方法的难易程度以及工程的成本问题。

参考文献

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[2]宁保军.开拓软岩巷道快速施工的实践[J].水力采煤与管道运输，2008，(01).

[3]郭世杰.煤矿掘进支护应用探讨[J].科技创新导报，2012，(15).