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）

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3m3，2013年～2015年的3年中累计减少排矸量13.5万m3，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4821m2，减少矸石堆放征地费用80万元，少耗石材6.3万m3。