吳已成

（江西銅業(yè)集團公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

受地質(zhì)條件及開采方式影響，為保證采掘平衡，礦山每年需進行大量的開拓、采準等巷道工程施工，年平均掘進量23000m/194120m3/514418t，選擇合理的支護型式對保證礦山的正常生產(chǎn)至關重要。

該礦山在掘進施工過程中，當遇松軟破碎巖層時，傳統(tǒng)一般采用木安全棚、鋼筋混凝土等支護型式，該類支護型式存在安全風險大、經(jīng)濟成本高、施工進度慢、力學性能差、支護巷道易破壞、服務年限短等缺點，嚴重影響礦山的整體經(jīng)濟效益［2］。為此，該礦專業(yè)技術人員一直在探尋一種安全、經(jīng)濟、高效的支護型式，通過幾年的不懈探索，終于讓槽鋼棚加錨網(wǎng)噴砼聯(lián)合支護型式在該礦得到成功應用。

2 工程概況

該工程為武山銅礦主斜坡道，主斜坡道主要承擔著礦山通風、材料運輸、人員上下等功能，巷道規(guī)格凈寬4.2m，墻高2.9m，三分之一三心拱，凈斷面16.82m2，掘進毛斷面19.15m2，底板鋪設200mm厚素砼，坡度七分之一，每12.5m與分段無軌道聯(lián)通，每50m與開拓運輸大巷聯(lián)通。

在施工至-333m標高時，巷道左側及迎頭均出現(xiàn)褐紅色膠質(zhì)泥巖，為強風化黃斑巖，且伴有較大淋水，由于水文地質(zhì)條件及爆破擾動影響，工作面頂板已冒落懸頂2m，片幫1m，安全隱患極大?，F(xiàn)場揭露的強風化黃斑巖條帶厚度充滿巷道，傾角平緩，與工作面斜交角度較小，大約10°左右。

3 槽鋼棚加錨網(wǎng)噴支護的應用

3.1 鑿巖爆破、通風

采用YT-29型風動鉆機淺孔鑿巖，孔徑42mm，眼深2.5m，乳化炸藥加非電導爆管光面爆破，激發(fā)器起爆。通風采用JK58局扇抽出與壓力混合方式，新鮮風源為主斜坡道，污風經(jīng)分段無軌道井筒排至上一中段，通過兩翼主扇抽出地表。

在施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場情況，采用多眼、少藥，松動爆破，短掘短支的施工方式，眼距控制在500mm以內(nèi)，周邊眼均勻布置于巷道輪廓線內(nèi)200mm，裝藥系數(shù)不大于0.5，開挖單面進尺控制在2m以內(nèi)［3］，爆破后，采用小炮，風鎬輔助等人工修邊措施，通過以上一系列措施盡量減少作業(yè)對巷道圍巖的擾動、破壞，維持圍巖自穩(wěn)，降低安全風險，減少支護工作量。

3.2 排渣、排水

排渣方式采用2m3內(nèi)燃裝載機與5t自卸式汽車聯(lián)合施工的方式，經(jīng)斜坡道運至地表廢石堆場。

主控制器選用的STM32F103ZET6作為MCU,該芯片在ARM架構下基于Cortex-M3內(nèi)核,主要有3個優(yōu)點:(1)最高工作頻率可達72 MHz,內(nèi)部含有512 kbyte的FLASH和64 kbyte的SRAM,并且可根據(jù)需要進行外擴,滿足大內(nèi)存和大數(shù)據(jù)存儲,可以保證主控制器的傳輸速度和穩(wěn)定性;(2)接口眾多且封裝小,有利于減少模塊的尺寸,符合現(xiàn)如今嵌入式設備向微型化和高集成度發(fā)展的趨勢;(3)該芯片含有 112個IO口,具有 144 pin 豐富的管腳資源,以及13個通信接口,能夠與外圍設備實現(xiàn)無縫集成,功能強大,在本系統(tǒng)中可同時實現(xiàn)以太網(wǎng)與無線WIFI的高速通信。

排水采用臥式泥漿泵接力的方式排至上一中段，通過主泄水井經(jīng)總水泵房排至地表。

3.3 臨時支護

臨時支護采取超前錨桿支護方式，錨桿材質(zhì)為Φ32mm螺紋鋼，長度3.5m，按間距200mm均勻布置，與工作面迎頭水平夾角10。，錨桿托架為［14a型鋼，相互之間間采用8#元絲綁扎牢固，采取一眼一錨桿的施工方式，由于超前錨桿的臨時支護作用，能很好的保證下一環(huán)節(jié)的作業(yè)安全［4］。

3.4 永久支護

在臨時支護及排渣作業(yè)完成后，按初噴素砼—掛金屬網(wǎng)片—管縫式錨桿固定—槽鋼棚安裝—噴素砼密閉的程序作業(yè)完成永久支護。

初噴素砼厚度50mm，砼強度為C25，水泥∶細骨料∶粗骨料∶水∶速凝劑配比為1∶211∶2.15∶0.45，為控制噴砼反彈率，宜采用“濕噴法”，由于在噴漿作業(yè)過程中，水比例小，水泥顆粒與粗、細骨料之間相互摩擦、碰撞，從而使混凝土有足夠的強度和較理想的耐久性，必要時可加入3%重量比的鋼纖維（直徑0.3～0.5mm，長度20～30mm），可顯著提高混凝土的抗拉、抗剪、抗沖擊、抗疲勞、韌性指數(shù)等。

錨網(wǎng)作業(yè)具體分管縫式錨桿施工和金屬網(wǎng)掛設，兩環(huán)節(jié)相互交叉，管縫式錨桿采用5mm鋼板自制，規(guī)格為Φ42mm×1800mm，間距1m×1m；金屬網(wǎng)片采用Φ6.5mm盤圓制作，網(wǎng)孔間距100mm×100mm，各網(wǎng)片之間搭接長度不得少于100mm。

施工前，首先采用YT-29鑿巖鑿眼，眼深2m，眼內(nèi)裝填浸泡濕度適中的快干水泥藥卷4到5卷，然后進行網(wǎng)片鋪設，最后將錨桿深入各個已經(jīng)施工好的眼內(nèi)，將金屬網(wǎng)片緊貼巖面固定，錨桿應一次施工到位，嚴禁分次分段施工，前期禁止拉拽。作業(yè)過程中，因巷道斷面較大，應采用臺架等臨時平臺輔助。

槽鋼棚架類似木棚架設，其排距1m，采用［14a槽鋼制作，每排之間按間距1m用同類型鋼焊接，在起拱位置、與圍巖之間采用Φ32mm螺紋鋼錨桿焊接，錨桿入巖深度1m，外露200mm，如圍巖易膨脹產(chǎn)生較大側壓，可考慮鋪設地梁［5］，支護斷面圖及平面圖如圖1、圖2。

圖1 槽鋼錨網(wǎng)支護斷面圖

槽鋼安全棚及錨網(wǎng)施工完畢后，噴素砼150mm后將其密閉。

表1 工程量及材料消耗表

圖2 槽鋼錨網(wǎng)支護平面圖

4 安全技術措施

（1）施工時，應嚴格遵守《井巷工程施工技術規(guī)程》及《礦山井巷工程安全技術規(guī)范》，以書面形式逐級做好安全技術交底工作，把好“七關”，即：教育關、措施關、交底關、防護關、文明關、驗收關、檢查關。

（2）每次施工超前錨桿前，測量技術人員應標出開挖輪廓線，同時檢查錨桿外插角度。

（3）為確?；炷列阅軈?shù)，必須嚴格按設計配比，控制外加劑摻量、水灰比。隱蔽工程應旁站，隱蔽前須檢查驗收，合格后方可進入下一道工序［6］。

（4）應積極做好施工所需原材料的訂貨關、進場檢驗關、存儲和施工關，保證所使用的材料質(zhì)量符合要求。

（5）單循環(huán)開挖進尺應嚴格控制在設計范圍以內(nèi)，采用光面爆破，提高成巷質(zhì)量，盡量減少對原巖的破壞，降低巷道片幫冒頂風險。

（6）因獨頭作業(yè)，且支護時，有較大焊接量，要求工作面保持良好的通風，作業(yè)人員應配備空氣質(zhì)量檢測儀器，保證作業(yè)安全。

5 主要優(yōu)勢

在大斷面永久巷道的掘進施工過程中，當遇到松軟破碎巖層需要采取支護時，槽鋼棚錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護方式相比傳統(tǒng)鋼筋混凝土支護方式，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：

（1）能快速隔斷圍巖與空氣接觸，防止淋水及巷道進一步破壞，安全系數(shù)高，所有施工作業(yè)均在安全可控的條件下進行。

（2）受噴射砼及型鋼力學性能影響，使該類型支護的養(yǎng)護時間短，初期強度高，抗壓、抗拉、抗剪、耐久性能好，能大大延長重要巷道的服務年限。

（3）撬毛工作量少，立模時間短，巷道開挖量少，砼澆灌量少，作業(yè)人員勞動強度低。槽鋼棚加錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護單米巷道開挖量比傳統(tǒng)鋼筋混凝土支護開挖量減少1.21m3，支護量減少1.397m3，安全經(jīng)濟效益明顯。

（4）支護作業(yè)與巷道掘進相互影響小，平行作業(yè)率高，巷道掘進速度大為提高，月平均進度達90m，比傳統(tǒng)鋼筋混凝土支護掘進高出53%之多。

6 結語

槽鋼棚加錨網(wǎng)噴作為一種新型支護方式，在大斷面永久巷道掘進施工過程中，通過破碎松軟巖層時，是一種安全、經(jīng)濟、高效的支護手段，值得同類工程借鑒應用。

［1］劉國洪, 李明駿. 武山銅礦成礦模式及找礦預測初探[J]. 銅業(yè)工程,2012(1):25-31.

［2］孫浩, 汪令輝, 朱輝, 等. 冬瓜山銅礦采準巷道鋼筋混凝土支護穩(wěn)定性分析[J]. 現(xiàn)代快報, 2013(6):19-22.

［3］宗琦. 軟巖巷道光面爆破技術的研究與應用[J]. 煤炭學報, 2002,(1):45-49.

［4］曹淑良, 張傳龍, 任永杰.破碎頂板超前錨桿支護技術[J]. 礦山壓力與頂板管理, 2001(4):22-23.

［5］包含. 橋梁基坑開挖槽鋼支護施工與設計[J]. 北方交通, 2012,(11):99-101.

［6］李輝, 孫剛. 建筑工程鋼筋混凝土質(zhì)量低劣的原因剖析[J]. 黑龍江科技信息, 2003(12):168.