光爆锚喷支护技术的实践应用研究

光爆锚喷支护技术的实践应用研究刘修文（霍州煤电集团公司辛置煤矿，山西 霍州 031432）摘 要本文对辛置煤矿岩巷掘进工程采用光爆锚喷支护技术进行分析，确定了爆破参数、炮眼布置图和支护形式，阐述了施工实践应用过程中作业循环方式的选择、施工组织和施工管理及注意事项。

实践效果表明该技术能提高掘进速度，控制掘进顶板事故，降低了作业人员的工作强度，有着较好的经济效益。

关键词光爆 支护 参数 应用中图分类号 TD353+.5 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.02.002Study on the Practical Application of Photoblasting Bolt and Shotcrete Support TechnologyLiu Xiu-wen(Xinzhi Coal Mine, Huozhou Coal Power Group Co., LTD., Shanxi Huozhou 031432)Abstract : This paper analyzes the application of photoblasting bolt and shotcrete support technology in Xinzhi Coal Mine rock roadway excavation project, determines the blasting parameters, perforation layout and support form, and expounds the selection of operation cycle mode, construction organization, construction management and matters needing attention in the construction practice and application process. The practical results show that the technology can improve the tunneling speed, control the tunneling roof accidents, reduce the working intensity of operators, and has good economic benefits.Key words : photoblasting bolt support parameter application收稿日期2018-05-30作者简介 刘修文（1970-），男，汉族，山西省霍州市人，毕业于太原理工大学煤矿开采专业，工程师，研究方向：煤矿开采技术。

1 工程概况霍州煤电集团辛置煤矿设计生产能力为120万t/a ，2012年煤矿实际产煤128.7万t 。

矿井地质储量9951万t ，可采储量6421万t ，当前共有2#、3#、4#、5#、7#共5个煤层。

2012年之前该矿主要巷道布置在5#底板岩层中，岩巷支护主要采用砌碹、锚喷、砼支架支护，从实践情况来看存在单进低、支护效果差、支护成本高等问题，从而制约了生产的发展。

从2013年起，辛置煤矿井下岩巷掘进采用光面爆破、锚喷支护技术。

2 光爆锚喷参数选择方式2.1 爆破参数的选择（1）对于岩石较软或节理裂隙发育的情况，选择周边眼眼深2.0m ，周边眼距离300mm ，光爆层厚度0.80m ，炮眼密集系数M=0.80。

（2）周边眼两眼之间加大空眼，空眼角度与周边眼一致，保证光面的成形。

（3）二圈辅助眼间距选定为0.40m 。

（4）掏槽眼的炸药充填系数（充填炸药药卷的总长度与炮眼的深度之比）为0.5~0.7，辅助眼的炸药充填系数为0.3~0.5，二圈眼的炸药充填系数为0.06~0.12。

当岩石较硬，岩层较厚，节理裂隙不太发育的情况下，可取大值，反之取小值。

装药结构除了考虑有利于爆破以外，还应考虑在施工中瓦斯的涌出量。

一般在无瓦斯或瓦斯涌出量很低（0. 5%以下）时，采用反向装药为宜，反之应采用正向装药。

根据该煤矿的情况，确定每孔装药量0.30kg ，正向装药结构，一次起爆的爆破方法。

（5）起爆顺序，周边眼最后起爆。

2.2 炮眼布置图炮眼布置情况如图1所示。

2.3 支护参数的选择方式按下列经验公式确定锚喷参数：（1）锚杆总长度：L =N （l.l+W /10）， L >2S 式中：W -巷道跨度，m ；N -围岩稳定性影响系数，取N =1.1；S -围岩岩体的节理间距，m 。

锚杆长度选择上述L值中较大数值。

图1 炮眼布置图（三面投影）（2）锚杆的间距：D ≤0.5L ，D<3锚杆间距D ≤0.5L 时，能形成加固的均匀压缩带厚度，发挥其整体稳定性。

围岩的裂隙间距S 是决定锚杆间距的重要因素。

当岩块相互咬合时，按小于平均裂隙间距的3倍布置锚杆，才会是安全的。

最大的锚杆间距不应该超过1.5m ，井巷工程中，锚杆的正常间距不应该超过0.8~1.0m 。

（3）锚杆直径：d =1/110L 式中：d -金属锚杆的直径。

（4）喷射砼最小厚度：h ≥3d 式中：d -喷射砼或砂浆最大骨料的料径，cm 。

（5）在锚杆支护基础上铺设铁丝网，铁丝网用6mm 铁丝拉成10#圆丝大小焊拉而成，铁丝200网规格长×宽= 1800×900mm ，网格100 ×100mm 。

网与网搭拉用圆丝捆扎，搭拉长度100mm ，搭拉处每隔一网孔用铁丝连接，将锚杆、混凝土联成一个有机的整体，充分利用混凝土的抗压作用、铁丝网的抗拉作用，提高其支护强度，减少巷道变形量。

2.4 光爆施工方法针对辛置煤矿的现场实际情况，制定了严格的现场施工方法来完成光面爆破。

主要内容有：（1）根据巷道中、腰线，找出拱基线圆心点，然后根据爆破图表、巷道断面尺寸画出巷道轮廓线，并标出炮眼圈距、打眼位置。

（2）打眼操作施工必须做到“准、平、直、齐”四点要求。

（3）及时清理干净各眼内的岩粉和积水。

（4）控制周边眼装药量小于0.15kg/孔，按操作流程将炮眼封满填实。

（5）起爆后，检查处理工作面安全及拒爆、残爆，进行清帮清顶及临时支护，然后根据断面设计尺寸检查巷道成型，发现欠挖及时用手镐进行处理。

3 施工实践应用根据煤矿巷道围岩工况，选择采用“二掘二锚一喷”的循环作业方式，做好相应的技术和管理措施，有效地解决了因锚喷循环方式造成围岩裸露时间长、范围大、顶板冒落片帮的安全问题。

（1）施工组织：岩巷掘进工作面迎头采用3台ZY -24型气腿凿岩机打眼，Φ43mm 柱齿钻头，Φ22mm 、长2.2m 中空六角钢钻杆，光面破爆，扒斗机装渣，人工推车，绞车提升。

采用机械推进器把锚杆推进托板紧贴岩壁。

小班一循环，循环进度2.0m ，日进度2.0×2=4.0m 。

（2）劳动组织形式：岩巷掘进作业中的各技术工种，必须密切进行配合，组织好正规循环作业。

技术工种必须持证上岗，并进行相应的岗前培训。

（3）指定人员负责对光爆锚喷的分部工程（周边眼布置、周边眼眼痕率、挂网、锚杆安装、初喷和复喷等单项工程）的检查验收。

喷射砼前，必须由负责分部工程检查人员对挂网、锚杆安装情况进行详细的检查，经确认达到要求后才能进行复喷工序。

（4）严格工程质量管理，积极推行正规循环作业。

对于松软破碎岩层，必须采用加金属骨架或钢丝绳骨架和壁后注浆措施，保证足够的支护强度，减少巷道变形。

4 效益分析（1）辛置煤矿从2013年起在岩巷施工中全部采用光爆锚喷支护技术，岩巷掘进施工总长度30000m ，巷道支护效果理想。

岩巷掘进效率提高，从2013年后单进由以往的55m/月提高到125m/月，单进最高达到185m/月。

掘进工效由2012年的0.11m/工左右提高到了0.23m/工。

（2）光爆锚喷支护比以往砌碹巷每米减少排矸3m 3，2013年~2015年的3年中累计减少排矸量13.5万m 3，减少排放矸石运输费用235万元左右，减少矸石堆放占地面积4821m 2，减少矸石堆放征地费用80万元，少耗石材6.3万m 3。

【参考书目】［1］ 彭康.中厚倾斜破碎磷矿体开采方法研究与应用[D].中南大学，2011.［2］ 秦秀山，梁飞林.金竹山矿区软岩掘进中注浆技术的应用[J].有色金属(矿山部分)，2010，62（06）：6-8.［3］ 马天新，陈熙强.光爆锚喷技术在岩巷掘进中的应用[J].中国矿山工程，2008（05）：32-35+41.［4］ 王汝炘，陈胜利，詹明仙.锚托笆组合支护的应用[J].煤矿开采，1996（03）：54-55.［5］ 温玉龙，张建中.锚杆支护在山西煤矿的应用[J].山西煤炭，1994（01）：4-17.离介于11.98m 到19.03m 之间，平均来压距离为15m 。

（2）工作面支架的初撑力处于1710 kN 以下的比例占49.3%，处于1710~3420kN 的比例占41.5%，处于3420~4000kN 的比例占9.9%，生产中需要加强支架初撑力的管理，避免因初撑力过低顶板回转向支架施加过大的冲击载荷。

液压支架前后柱循环末阻力之比在51.4%~1125.4%之间，平均为136.7%，说明液压支架前后柱受力极不均，这与工作面状态有关，推采期间液压支架前柱工作阻力偏大。

（3）在周期来压期间，应采用深孔爆破技术完成强制放顶工作，形成工作面全部垮落的保障，提升工作面回采工作的安全性。

【参考文献】［1］ 熊祖强，刘成威.“两硬”围岩孤岛工作面矿压显现规律研究[J].煤炭工程，2014，46（10）：169-172.［2］ 高杰，屠世浩，李明，等.两软薄煤层综采面矿压显现规律研究[J].中国煤炭，2010，36（04）：52-55.［3］ 刘奎，刘长友，李德文，等.超长综放孤岛面矿压规律及支架适应性研究[J].采矿与安全学报，2007，24（01）：84-87.［4］ 张宏伟，孟祥宇.两硬薄煤层工作面围岩运动规律与矿压显现规律研究[J].矿冶工程，2012，32（08）：483-485.［5］ 付玉平，宋选民，邢平伟，等.浅埋薄煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究[J].中国煤炭，2010，36（11）：40-42.［6］ 唐军华，白海波，杜锋.采场支承压力分区变异特征研究[J].采矿与安全工程学报，2011，28（02）：293-297.期电雷管；装药结构：两根起爆导爆索分别靠近炮头及二次炮头的1m 和5m 处，炮孔编号如下：1号孔和2号孔分别为回风巷和运输巷下帮基本顶切断孔，3号孔和4号孔分别为运输巷上帮端头切断孔和回风巷下帮基本顶切断孔，5号孔和6号孔分别为运输巷和回风巷辅助孔。