黄海明
赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司 内蒙古赤峰 476000
摘要：当下，矿山开采对于各项技术的要求越来越高，特别是面对着具有一定难度的岩体情况下，而锚网、锚索、喷浆等联合支护技术的运用则很好地转变了大众对于矿层掘进巷道支护的认识，同时也增强了对松软矿层巷道掘进期间的支护强度，对于施工工艺和流程上也更规范有序，在掘进速度上明显提升。对于企业而言，联合主动支护技术的应用一方面降低了时间成本，另一方面支护效能提升降低了后期的返修量，一举两得。本文以赤峰的柴矿公司为例，对该企业的锚网-喷浆-锚索主动支护技术在高应力软岩体的应用展开了相关研究。
关键词：锚网-喷浆-锚索；赤峰柴矿公司；高应力软岩体
1工程背景
主井井下主开拓巷道净断面规格为2.6*2.5m，方位为225°，各中段施工中主运输巷道要穿过F1断层构成的地质异常区。F1断层岩石为灰色，泥质胶结，松散易碎，极易风化。呈粉末状或碎块状，遇水呈泥状，平均宽约60m。由于地质构造带段岩体异常破碎、松散、局部含水，掘进时巷道变形量太大，还有“似泥石流”现象，给施工和支护工作造成了极大的困难并存在重大安全隐患。12中段460m水平第一段主开拓巷道穿越F1断层施工段巷道变形严重、返修后仍未稳定。前期支护方式为超前管棚+锚梁网喷+钢支架。但是后期由于地压显现，钢支架扭曲变形现象严重，最终导致巷道整体失稳，发生严重变形（底鼓、两帮缩进、顶板下沉）现象，严重影响运输行人安全。目前施工的17中段主运输巷道穿越F1断层时任然遇到该问题。为此赤峰柴矿公司主动配合并积极推进与东北大学重新进行支护方案设计。
2设计方案
通过东北大学对柴胡栏子金矿不同区域、不同支护类型开展了现场拉拔测试，根据测试结果，发现部分区域管缝锚杆和螺纹钢（树脂）锚杆拉拔力较小，未达到设计要求，尤其是管缝锚杆普遍未达到设计要求。
基于此，制定出如下设计方案：
2.1锚杆支护设计
东北大学结合我公司岩体力学数据及不同区域锚杆拉拔力测试结果，开展不同区域及岩性条件下巷道支护标准设计，其中设计管缝锚杆长度为1.8m。
F1巷道顶板应布设锚网控制破碎岩体，若采用管缝锚杆支护，查阅相关文献，结合类似矿山的现场测试结果，在保证施工质量的前提下，管缝锚杆的拉拔力可达到70 kN，此处取设计拉拔力为70kN，计算得到锚杆支护间排距为0.8 m。
2.2采场锚索支护参数的确定
由理论计算方法对不同区域采场暴露面锚索支护间距进行设计，验证了该设计结果的可靠性。在此，考虑安全因素，选取两种设计方法中的锚索支护间排距的最小值作为支护参数，破碎地区锚索支护间排距为1.0m。
最终确定支护方式为：锚网-喷浆-锚网-锚索联合支护；支护参数：锚杆间排距0.8*0.8m，锚索支护参数为1.0*1.0m；喷浆厚度100mm。
3施工工艺
根据前期做的基础性科研工作所掌握的参数，对施工支护方案进行了重新设计：设计巷道断面为三心拱、采用预留变形量；支护工艺分为初次支护和二次支护方式；巷道设计净断面尺寸2600 mm×2400 mm；设计巷道两帮及拱顶的预留变形量为100 mm，支护厚度100 mm，设计荒断面尺寸为2800 mm×2600 mm。
3.1初次支护参数
喷射混凝土强度等级C25，配合比为1:2:2，掺3~5%速凝剂，厚度50 mm左右；钢筋网采用Φ8 mm钢筋编织网，网片规格为2000 mm×1000 mm，网孔规格为100 mm×100 mm，网片搭接长度100 mm；管缝锚杆采用规格为Φ43 mm×1800 mm，间排距为800 mm×800 mm，锚杆孔直径为Φ40 mm。
3.2二次支护参数
1.巷道全断面锚网-锚索喷浆支护；钢筋网采用Φ8 mm钢筋编织网，网片规格为2000 mm×1000 mm，网孔规格为100 mm×100 mm，网片搭接长度100 mm；管缝锚杆采用规格为Φ43 mm×1800 mm，间排距为800 mm×800 mm，锚杆孔直径为Φ40 mm。
锚索采用φ=17.8mm，长度可确定为5.0m的钢绞线，采用3卷中速锚固剂进行锚固。锚索间排距1.0*1.0m。锚索施工采用YT-28钻机，钻头直径为20mm。钻孔孔径为20mm、孔深4.8m，施工时采用接杆施工。
2.喷射混凝土：喷射强度等级C25，喷厚50mm，配合比为1:2:2，掺适量速凝剂。
4质量要求及技术要求（喷浆）
1.锚杆角度≥65°；
2.锚网搭接不小于10cm；
3.喷浆厚度≥10cm；
4.锚索施工时：当钻孔深大4.8m的时候，这时候必须稳钻1-2分钟，目的在于避免孔底尖灭或者设计孔径不达标等问题。同时，钻孔的孔壁不能够带有沉渣或者水体粘滞物，必须要清洁干净方可，在完成钻孔后，要使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩石粉末以及水体全部清除孔外，从而避免影响到水泥砂浆和孔壁岩土体的粘结强度。除了相对完整坚硬的岩体锚固外，不能够采用高压水冲洗的方式。
预应力锚索采用φ17.8mm钢绞线。安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。
安装前在孔内放入3管中速锚固剂，安装锚索时人工缓缓将锚索体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度40cm，确保锚固长度上紧引力托盘。
5施工循环工艺及二次支护工艺流程
施工循环工艺为：掘进爆破→喷浆→出渣→锚网→锚索→复喷→二次支护。
巷道掘进爆破后，首先对顶帮进行素喷，快速出渣后立即安装锚网，进行复喷。然后进行下一个循环。巷道每施工20～50m设收敛变形观测，根据收敛变形量确定二次支护时间以及必要的参数调整。
二次支护加固工艺流程为：挂网喷射混凝土→打强力锚索→复喷。
二次支护首先对巷道底板进行清底，顶帮二次支护首先挂钢丝网后立即喷浆，帮顶间隔施工锚索加固后再进行一次喷浆，封闭巷道围岩及形成对锚网、锚索的保护。
6支护成本分析与效果对比
6.1支护成本分析
传统钢梁支护：100m巷道支护钢梁125架，混凝土360m3，直接成本52.8万元，支护成本0.528万元/m，后期变形严重，维护极其困难；
锚网-锚索-喷浆支护：100m巷道支护需要240张网片、925根管缝锚杆、300根锚索、110m3喷浆料，共计成本20.99万元，支护成本0.21万元/m，施工工艺简单，工人劳动强度低，效率高。
6.2前后效果对比
前期采用钢支架支护方式虽然可以保证掘进进度和施工安全，但是难以控制爆破效果且容易出现冒落现象，后期地压显现，钢支架扭曲变形现象严重，最终导致巷道整体失稳，发生严重变形（底鼓、两帮缩进、顶板下沉）现象。
目前采用新支护方式达到预期目标，顶帮稳固，未发生垮塌事故。
根据外委施工队合同单价进行计算，原支护设计采用钢支架支护每米巷道的支护和维护成本5280元。按照新的支护方案，每米巷道的支护单价2100元/m。通过对比分析可以发现，新设计锚网喷支护方案每米工程可以节约支护费用3180元。
7结语
综上，全断面高强度锚网-锚索-喷浆主动支护，巷道围岩与喷浆支护体形成一个整体，共同承受地应力，提高了整体性和承载能力。解决了钢支架支护两帮收缩、底臌及顶板下沉问题，巷道安全稳定性明显提高。该支护方式可靠有效，适用于深部极破碎软岩支护。
参考文献：
[1]陈明.破碎巷道锚网喷支护技术研究[J].科技创新导报,2020,17(09):36-37.
[2]张君光.煤矿斜面巷锚网喷和锚索梁组合支护方法探索[J].科技创新与应用,2020(21):128-129.