大断面软岩巷道一次成巷快速施工技术研究

摘要：针对常村煤矿1110岩石集中巷施工对软岩爆破技术、支护技术、劳动组织进行研究，总结了一整套大断面软岩巷道一次成巷快速施工技术。

关键词：光面爆破 支护 劳动组织

前言：

目前我国大多数煤矿都面临着软岩巷道掘进效率低的问题，特别是大断面软岩巷道施工，由于进行大断面岩巷施工过程中易发生掉顶、片帮事故，巷道成型极难控制，巷道施工后易发生底臌、两帮内挤、顶板下沉、浆皮开裂现象，巷道前掘后修现象较为普遍，严重影响岩巷掘进速度。目前由于各个煤矿的具体条件不同，国内外也没有统一成型的整套施工技术。只有在具体条件下具体分析其 围岩应力性质机理，采取相应的施工方式 、支护方法和措施 ，才能取得良好的效果。因此，研究大断面软岩巷道爆破及支护技术，从而降低巷道翻修率，提高掘进效率是应当亟待解决的问题。本文针对常村煤矿施工的断面为4.2×3.5m1110岩石集中巷进行施工技术研究，以选择合理的整套软岩巷道快速施工技术。

1.地质概况

1110岩石集中运输巷为先期为1110工作面运输巷，满足1110工作面回采时的煤炭运输、通风、行人、运料需要；后期为西翼总回风巷，其服务年限为矿井西翼回采结束。该巷西部与11采区第四中部车场相连，北部为未开采区，南部为1106工作面；东部为1107工作面，西为设计的西翼13采区。1106工作面与该巷相距100m，在施工中不会对该巷产生较大影响。该巷为穿层巷道，穿过的岩层主要有砂岩、泥岩、沙质泥岩、L7灰岩、L8灰岩。但大部分区段为砂质泥岩，地层构造非常复杂。

2.爆破施工方案

软岩巷道的光面爆破不同于稳定岩层的光爆，其主要原则是：按照巷道设计轮廓线成形，尽量减少炮震裂隙，但不需要眼痕率的要求。根据此原则，软岩巷道光爆施工，周边眼采用不耦合单段空气柱式装药结构，利用药卷巷与孔壁间的换装空气间隙，药卷与炮泥间的轴向空气柱，来缓冲爆炸作用于孔壁的冲击力，使之等于软岩在多向应力状态下的抗压强度，即在炮眼周围不产生粉碎区，并尽快形成相邻周边孔间的贯穿裂缝，从而控制围岩裂隙的发展。

2.1掏槽方式

掏槽眼的作用增加爆破的自由面，提高爆破效 果。掏槽眼的布置位置应布置在巷道断面中央靠近底板处，掏槽形式应根据巷道断面大小和开挖岩体的性质确定，由于该巷所穿过岩层 以泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩为主，岩性较软 ， 所以选用三角柱直眼掏槽形式 。

2.2辅助和周边眼布置

辅助和周边眼的作用主要是继续扩大掏槽，形成巷道轮廓，其布置参数见表2和图2所示。为了实现光面爆破提高爆破效率，掏槽眼和辅助眼使用耦合装药结构，周边眼使用不耦合装药结构， 要严格控制周边眼药量，保证巷道成型，尽量减少围岩破坏和超欠挖。

2.3炮眼深度

合理的炮眼深度应根据凿岩极具的凿岩能力和工人的操作水平有关，一般气腿式凿岩机较合适的眼深为1.8～2.2m。由于巷道所穿过岩层较软，空顶距离不能太大，所以确定掏槽眼深度2.2m，辅助眼和周边眼深度 1.8m 。

2.4爆破微差时间

光爆法炮眼起爆时差弱超过0.1s，一个炮眼就同单独起爆一样爆破效果很差，因此应尽可能减少光爆炮眼的起爆时差。因此用 1～5段矿用8毫秒延期电雷管总延期不超过130s。

3.支护施工方案

3.1主要支护措施

针对1110岩石集中巷具体地质条件采取锚网喷支护、锚索加强支护、滞后注浆联合支护形式锚杆为Φ18×2200mm高强预应力锚杆，每根锚杆选用三卷MSCK2335树脂卷锚固，设计锚固力 150kN。锚杆间距 700mm，排距700mm，锚索为 18.9×6300mm钢绞线，在断面内布置五套，排拒1500mm，安装锚杆采用2卷MSCK2335和3卷MSK2335树脂卷锚固。

3.2支护技术参数

（1）支护参数。钢筋网：电弧焊钢筋网，6mm圆钢，网孔100mm×100mm，满铺；锚索：18.9×6300m高预应力锚索；注浆锚杆：采用长度2.6m的4分钢管制成，底端1.0m长度内错开钻孔，孔径由大到小，前端孔径 8mm，后端 4mm，采用空心速凝水泥卷封孔，封孔长度为 1.6m，注浆时从底角向上一次注浆。喷射砼：设计强度等级为C20，初喷厚度50mm，复喷厚度50mm，配合比1：2：2。

3.3整体施工方案

1110岩石集中运输巷整体施工方案：光面爆破――锚网支护――初喷――关键部位锚索加强支护――复喷――壁后注浆注浆。

按分段施工：迎头掘进锚网支护并进行初喷，5m后在打设锚索，在耙矸机后进行围岩注浆三个地段可以平行作业。

4.劳动组织

1）实行多工序平行作业

实行多工序平行作业， 在有限的时间和空间里把放炮支护、出矸、钻眼、注浆等工序统筹安排， 使每一个循环时间和巷道空间得到充分利用， 有利于缩短循环时间， 提高工时利用率。在岩巷掘进中， 钻眼和装岩两个工序的工作量大， 占用时间长， 在工序安排上使钻眼和装岩两个工序平行作业， 其它各工序也尽可能平行作业， 以充分利用循环时间。

2）抓好正规循环作业

实现正规循环作业是全面地、有计划地、均衡地完成施工任务的有力保障， 是提高掘进效率的一项重要措施。按照多工序平行作业的原则， 合理确定各工序的作业顺序和作业时间， 编制好循环图表， 贯彻到每一位施工人员， 使全体施工人员心中有数， 保证按序进行作业； 同时要制定好奖罚政策， 保证实现正规循环作业。运输系统改造部皮带机巷循环作业图表下图所示。1110岩石集中巷采用三八作业制， 每班单循环， 循环进尺1.6 m， 每6个圆班前移耙矸机、铺道1次， 每次需要1个圆班， 利用该时间补打永久水沟等。

3）加长耙矸机卸料槽，实现快速出矸

加长耙矸机卸料槽， 采用电机车调车， 实现快速出矸序， 唯有加快矿车的调度， 提高耙矸机的工时利用率， 才能提高装岩效率， 减少该工序占用的循环作业时间。在1110岩石集中运输巷掘进过程中采用加长耙矸机卸料槽， 使卸改造部皮带机巷掘进过程中采用加长耙矸机卸料槽， 使卸以减少调车时间， 提高耙矸机的利用率。

4）前掘后注， 保障后路安全

锚注支护是一种新的软岩巷道支护方法， 该支护方法充分体现了软岩巷道先柔后刚的支护原则， 在东翼运输大巷翻修中获得试验成功， 并取得较好的技术经济效益。该方法是在锚喷支护巷道开挖20～ 40 d 后， 使巷道应力释放后， 在巷道内打注浆锚杆， 注一定压力的水泥浆液来加固围岩， 该支护方法将有效提高围岩自身承载能力，预防后巷变形，浆皮开裂，减少翻修工作量，对应头快速掘进施工的组织和实施有着重要的意义。

结论

1、推行中深孔光爆技术和合理的支护技术 ， 在各工序互不影响的前提下 ， 可以科学管理实行多工序平行作业 ， 减少巷道掘进总花费时间 ， 提高岩巷掘进速度。

2、运用中深孔光面爆破技术， 多工序平行作业， 组织好正规循环， 采用先进的支护工艺， 使各工种目标一致， 责任明确， 各工序工作衔接紧密， 充分利用好循环时间， 同时有效地减少了后路维护工作量， 加快了施工速度。

3、采用锚、喷、索、注联合支护方式， 成功地解决了大断面软岩巷道控制问题。

4、通过光面爆破参数的比较和现场爆破论证说明， 基于爆炸应力波和爆生气体综合作用理论的光面爆破计算公式， 适用于软岩及损伤岩体光面爆破参数的确定。