CN105257317A - 一种松散大断面巷道支护技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种松散大断面巷道支护技术。根据巷道掘进中岩石稳定情况，在混凝土中加入减水剂、速凝剂和钢纤维等材料，提高喷射混凝土强度，改善其弹塑性能，配合锚杆（网）进行联合支护，实现大断面松散巷道快速支护的目的。本发明能很好地解决大断面巷道因为支护不及时或支护效果不理想而带来的片帮、冒顶等安全隐患。具有效率高，耗能少，操作灵活方便，工人劳动强度低的特点，推广应用前景广阔。

Description

一种松散大断面巷道支护技术

技术领域

本发明属于道路交通维护领域，具体涉及一种松散大断面巷道支护技术。

背景技术

下矿山常用的支护方式主要有以下几种：混凝土浇灌支护，钢支架支护，锚杆、锚网联合支护，素喷混凝土支护，喷锚网联合支护。在小断面巷道掘进中，采用以上工艺，基本能满足生产需要。而大断面巷道施工中，由于巷道变高、变宽，采用混凝土浇灌支护工作量大，架模过程安全威胁大，支护缓慢，达不到工程建设需要。采用传统的混凝土喷射机，在松散破碎巷道支护时，操作人员安全无法保证，喷射支护效率低，喷射后的混凝土强度达不到设计要求，且喷射过程中，回弹率高，粉尘多，对井下污染大，作业环境差。采用刚性支护大断面巷道时，必须使用的12#和16#两种工字钢，人工、材料消耗大，支护过程中人员安全的得不到保障，支护工作缓慢，且支护形成后容易发生变形，达不到支护效果。

发明内容

为解决以上技术存在的问题，本发明提供一种松散大断面巷道支护技术，可根据不同的现场岩石稳定性，改变支护方法，达到混凝土强度高、支护形成后不变形的支护效果。

其技术方案为：

一种松散大断面巷道支护技术，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）一次支护工艺：掘进工作面爆破后，一次支护工作根据现场岩石稳定性，分以下几种情况进行：

巷道岩石整体较完整，局部有裂隙或断层的情况，先将爆破后的渣子出完，再进行一次混凝土喷射支护工作；

巷道岩石呈层状产出或断层、节理发育的情况，以爆堆为工作台，按1.2～1.5m×1.2～1.5m网度布置锚杆并挂网，出完渣子后，进行一次混凝土支护喷射作业；

巷道岩石松散破碎或风化严重的情况，爆破通风后，以开挖后的爆堆作为工作平台，喷射1～2cm厚的一层薄混凝土进行岩面封闭,待把未被渣堆覆盖的开挖断面的喷射完成后再出渣，出完渣后，按1.0～1.2m×1.0～1.2m的网度布置锚杆并挂网，再进行混凝土复喷；

岩层呈湿渍现象，需先在爆堆上进行锚杆支护，按1.2～1.5m×1.2～1.5m的网度布置锚杆并挂网，然后喷射一层1～2cm厚的混凝土完成一次支护；

岩层呈滴水状，先安设软式弹簧盲管，每隔5m一根的环向盲管，在边墙两侧盲管末端设泄水孔，然后布置锚杆并挂网，然后进行喷射混凝土完成一次支护工作。

（2）二次支护工艺：通过一次支护后，在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆、网及岩面承载拱构成外拱，在围岩变形趋于稳定时,采用补喷混凝土进行第二次支护，补喷后的混凝土厚度一般为10～15mm,并将锚杆、金属网等覆裹在喷射混凝土内，起到提高巷道安全度和使整个支护承载能力增强的作用。

进一步，步骤（1）中，情况混凝土喷射支护工作的混凝土、情况岩面封闭中的混凝土喷射支护工作的混凝土、情况混凝土喷射支护工作的混凝土配比为，每立方米1720kg砂、480kg水泥、5.5kg减水剂、42kg速凝剂和350kg水。

进一步，步骤（1）中，情况混凝土喷射支护工作的混凝土、情况混凝土喷射支护工作的混凝土、情况复喷的混凝土配比为，每立方米1040kg石子、680kg水泥、5.5kg减水剂、45kg速凝剂和350kg水。

本发明的有益效果：

本发明在混凝土中加入减水剂、速凝剂和钢纤维等材料，提高喷射混凝土强度，改善其弹塑性能。本发明还能很好地解决大断面巷道因为支护不及时或支护效果不理想而带来的片帮、冒顶等安全隐患，具有效率高，耗能少，操作灵活方便，工人劳动强度低的优点。

具体实施方式

根据不同岩石结构所需的支护方式，按混凝土喷射先后不同分两部分构成：一次支护和二次支护。

1、一次支护工艺

掘进工作面爆破后，一次支护工作根据现场岩石稳定性，分以下几种情况进行：

（1）巷道岩石整体较完整，局部有裂隙或断层。先将爆破后的渣子出完，进行一次喷射支护工作。混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1720kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg。

（2）巷道岩石呈层状产出或断层、节理发育，则以爆堆为工作台，按1.2～1.5m×1.2～1.5m网度施工锚杆，出完渣子后，进行一次支护喷射作业，使用的混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1040kg;石子：680kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg。

（3）巷道岩石松散破碎或风化严重。爆破通风后，为争取时间，首次支护作业是在开挖后的爆堆上进行的，首先喷射1～2cm厚的一层薄混凝土进行岩面封闭（混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1720kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg;速凝剂:42kg；水：350kg）,待把未被渣堆覆盖的开挖断面的喷射完成后再出渣。出完渣后，按1.0～1.2m×1.0～1.2m的网度布置锚杆并挂网，再进行混凝土复喷（混凝土配比为：1m3混凝土包括砂:1040kg；石子：680kg；水泥：480kg；钢纤维:37.5kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg），即分两步骤完成一次支护工作。工程实际表明：岩石松散破碎或风化严重的工作面，完成第一次支护的时间非常重要,一般情况应在开挖后围岩自稳的二分之一时间内完成（风化花岗岩、玄武岩不超过1小时，其它破碎岩石一般不超过6小时）。

（4）巷道岩石渗水。当掘进工作面岩石渗水时，分两种情况处理：

一是岩层呈湿渍现象，其主要表现为岩层表面潮湿而无明显的水迹，呈大片状出现。在此类地段支护时，需先在爆堆上进行锚杆支护，按1.2～1.5m×1.2～1.5m网度施工后挂网，然后喷射一层1～2cm厚的混凝土完成一次支护。混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1720kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg。

二是呈滴水状，表面有明显的水滴。从现场试验情况看，一次喷射很难达到不渗不漏的效果，因此对于地下水较多、防水要求较高时宜采用多次喷射的方法，并先做好排水引流处理。项目实施中其处理方法是安设软式弹簧盲管，每隔5m一根的环向盲管，在边墙两侧盲管末端设泄水孔，然后施工锚杆挂网后进行喷射混凝土完成一次支护工作。混凝土配比：1m3混凝土包括砂:1040kg；石子：680kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:45kg；水：350kg。

2、二次支护工艺

通过一次支护后，在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆（网）及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。在围岩变形趋于稳定时,采用补喷混凝土进行第二次支护，补喷后的混凝土厚度一般为10～15mm,并要求将锚杆、金属网等覆裹在喷射混凝土内，起到提高巷道安全度和使整个支护承载能力增强的作用。

具体实施方式

根据不同岩石结构所需的支护方式，按混凝土喷射先后不同分两部分构成：一次支护和二次支护。

1、一次支护工艺

掘进工作面爆破后，一次支护工作根据现场岩石稳定性，分以下几种情况进行：

（1）巷道岩石整体较完整，局部有裂隙或断层。先将爆破后的渣子出完，进行一次喷射支护工作。混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1720kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg。

（2）巷道岩石呈层状产出或断层、节理发育，则以爆堆为工作台，按1.2～1.5m×1.2～1.5m网度施工锚杆，出完渣子后，进行一次支护喷射作业，使用的混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1040kg;石子：680kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg。

（3）巷道岩石松散破碎或风化严重。爆破通风后，为争取时间，首次支护作业是在开挖后的爆堆上进行的，首先喷射1～2cm厚的一层薄混凝土进行岩面封闭（混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1720kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg;速凝剂:42kg；水：350kg）,待把未被渣堆覆盖的开挖断面的喷射完成后再出渣。出完渣后，按1.0～1.2m×1.0～1.2m的网度布置锚杆并挂网，再进行混凝土复喷（混凝土配比为：1m3混凝土包括砂:1040kg；石子：680kg；水泥：480kg；钢纤维:37.5kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg），即分两步骤完成一次支护工作。工程实际表明：岩石松散破碎或风化严重的工作面，完成第一次支护的时间非常重要,一般情况应在开挖后围岩自稳的二分之一时间内完成（风化花岗岩、玄武岩不超过1小时，其它破碎岩石一般不超过6小时）。

（4）巷道岩石渗水。当掘进工作面岩石渗水时，分两种情况处理：

一是岩层呈湿渍现象，其主要表现为岩层表面潮湿而无明显的水迹，呈大片状出现。在此类地段支护时，需先在爆堆上进行锚杆支护，按1.2～1.5m×1.2～1.5m网度施工后挂网，然后喷射一层1～2cm厚的混凝土完成一次支护。混凝土配比为：1m3混凝土包括砂：1720kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:42kg；水：350kg。

二是呈滴水状，表面有明显的水滴。从现场试验情况看，一次喷射很难达到不渗不漏的效果，因此对于地下水较多、防水要求较高时宜采用多次喷射的方法，并先做好排水引流处理。项目实施中其处理方法是安设软式弹簧盲管，每隔5m一根的环向盲管，在边墙两侧盲管末端设泄水孔，然后施工锚杆挂网后进行喷射混凝土完成一次支护工作。混凝土配比：1m3混凝土包括砂:1040kg；石子：680kg；水泥：480kg；减水剂：5.5kg；速凝剂:45kg；水：350kg。

2、二次支护工艺

通过一次支护后，在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆（网）及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。在围岩变形趋于稳定时,采用补喷混凝土进行第二次支护，补喷后的混凝土厚度一般为10～15mm,并要求将锚杆、金属网等覆裹在喷射混凝土内，起到提高巷道安全度和使整个支护承载能力增强的作用。

混凝土喷射工序关键技术

（1）喷射前应仔细检查喷射面，如有松动岩块应及时处理。湿喷台车应停放在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系。

（2）混凝土喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上进行喷射，喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20～30cm，或采用S形往返移动前进。

（3）喷射时分段长度不应超过6m，分步为先下后上，分块大小为2m×2m。

（4）喷嘴和岩面的距离为lm左右，喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位（倾斜角约80°），岩面凹陷宜先喷和多喷，而凸出处宜后喷和少喷。

（5）如果喷射工作面岩石松散，操作人员可用湿喷台车所带的遥控控制器，在安全地点操作遥控完成混凝土喷射工作。

（6）喷射混凝土主要工艺流程：地面制备站搅拌混凝土→混凝土运输车到现场→湿喷台车就位→湿喷台车开机准备→配料拌和→边墙混凝土喷射→拱部混凝土喷射→停机操作→养护。

湿喷支护关键技术

（1）混凝土拌制、存放和运输。钢纤维、速凝剂等外加剂在拌和料中的分布均匀性，不仅与原材料和搅拌工艺有关，而且受搅拌机械和投料方法影响更大。在搅拌时，采先投水泥、砂和碎石，在拌和过程中分散加入外加剂进行拌和。

（2）采用钢纤维混凝土支护时，喷料应尽量随拌随用，不掺入速凝剂时干混合料存放时间不宜过长，喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min，否则被视为废料，不可再行使用。在运输和存放过程中不得淋雨、流入水或混合杂物。

（3）混凝土经过长距离运输后，由于井下环境复杂，运输线路不平整等影响，会有少量混凝土产生分层、分离现象，造成混凝土坍落度有一定的损失。因此，在喷射前，必须进一步检查混凝土水灰比，必要时进行二次搅拌，直至符合设计要求，方能进行喷射作业，以确保支护质量。

Claims (3)

1.一种松散大断面巷道支护技术，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）一次支护工艺：掘进工作面爆破后，一次支护工作根据现场岩石稳定性，分以下几种情况进行：

巷道岩石整体较完整，局部有裂隙或断层的情况，先将爆破后的渣子出完，再进行一次混凝土喷射支护工作；

巷道岩石呈层状产出或断层、节理发育的情况，以爆堆为工作台，按1.2～1.5m×1.2～1.5m网度布置锚杆并挂网，出完渣子后，进行一次混凝土支护喷射作业；

巷道岩石松散破碎或风化严重的情况，爆破通风后，以开挖后的爆堆作为工作平台，喷射1～2cm厚的一层薄混凝土进行岩面封闭,待把未被渣堆覆盖的开挖断面的喷射完成后再出渣，出完渣后，按1.0～1.2m×1.0～1.2m的网度布置锚杆并挂网，再进行混凝土复喷；

岩层呈湿渍现象，需先在爆堆上进行锚杆支护，按1.2～1.5m×1.2～1.5m的网度布置锚杆并挂网，然后喷射一层1～2cm厚的混凝土完成一次支护；

岩层呈滴水状，先安设软式弹簧盲管，每隔5m一根的环向盲管，在边墙两侧盲管末端设泄水孔，然后布置锚杆并挂网，然后进行喷射混凝土完成一次支护工作；

（2）二次支护工艺：通过一次支护后，在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆、网及岩面承载拱构成外拱，在围岩变形趋于稳定时,采用补喷混凝土进行第二次支护，补喷后的混凝土厚度一般为10～15mm,并将锚杆、金属网等覆裹在喷射混凝土内，起到提高巷道安全度和使整个支护承载能力增强的作用。

2.根据权利要求1所述的一种松散大断面巷道支护技术，其特征在于，步骤（1）中，情况混凝土喷射支护工作的混凝土、情况岩面封闭中的混凝土喷射支护工作的混凝土、情况混凝土喷射支护工作的混凝土配比为，每立方米1720kg砂、480kg水泥、5.5kg减水剂、42kg速凝剂和350kg水。

3.根据权利要求1所述的一种松散大断面巷道支护技术，其特征在于，步骤（1）中，情况混凝土喷射支护工作的混凝土、情况混凝土喷射支护工作的混凝土、情况复喷的混凝土配比为，每立方米1040kg石子、680kg水泥、5.5kg减水剂、45kg速凝剂和350kg水。