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1、1,光爆錨網噴支護技術,2,主要內容,1 光爆錨噴支護技術的發展與現狀2 光爆錨噴支護新工藝研究3 光爆錨噴支護新工藝勞動組織4 采用光爆錨噴新工藝施工巷道的效果,3,1 光爆錨噴支護技術的發展與現狀1.1 光爆錨噴支護技術的發展,1.1.1 國外光爆錨噴支護的發展 光爆錨噴支護是一種先進的井巷掘進施工技術，它主要包括光面爆破、錨桿支護和噴射混凝土三個方面的內容。光爆錨噴支護突破了傳統的支護理論，不是消極地承受圍巖壓力，而是盡量保持圍巖的完整性，限制圍巖的變形、位移和裂隙發展，充分發揮巖體自身支承作用，把圍巖從荷載變為承載，變消極因素為積極因素，變被動為主動，這是錨桿支護與一切舊的支護形式最根2、本的區別。,4,光面爆破作為錨噴支護的超前工序，是在二十世紀50年代由瑞典發展起來的。瑞典哈棱曾在地下建筑物進行試驗，蘭格弗爾斯和倫德伯格曾用樹脂玻璃進行模擬試驗，均得出了有關的參數和結論。,5,1.1.2 國內光爆錨噴支護的發展,我國從20世紀50年代中期開始采用光面爆破錨噴支護技術，經過了長時間的試驗、摸索，19751981年為大面積推廣應用階段。1975年煤炭部召開了煤炭系統光爆錨噴會議，正式把這項新技術確定為井巷支護技術改革的發展方向，并作為重大技術項目在全國煤礦推廣。,6,1.1.3 先進礦區錨噴支護的使用情況,徐州礦區錨桿支護時比較先進的，從20世紀70年代開始研究、試驗、推廣錨噴3、支護技術。其巷道光爆錨噴支護技術水平在全國處于領先地位。如大黃山煤礦巷道的光爆錨噴技術水平一直居于全國領先水平，建井工程處施工的臥牛山防空洞工程的光面爆破達到世界一流，眼痕率達100%，許多單位來參觀學習。,7,1.1.4 光爆錨噴支護技術取得的成就,光爆錨噴支護技術與傳統的支護技術相比，其主要成就在于：（1）進度快，效率高。（2）強度高，質量好。（3）安全可靠。（4）省材料，成本低,8,1.2 光爆錨噴支護現狀,傳統光爆錨噴施工工藝主要方式為“二掘一噴”，其流程為：迎頭打眼裝藥、聯線、放炮找掉臨時支護出矸打錨桿支護（重復以上工序）初噴集中復噴成型。,1.2.1 傳統光爆錨噴施工工藝,9,1.4、2.2 傳統光爆錨噴支護工藝存在的問題,雖然光爆錨噴技術在各礦區得到了普遍的應用，但是隨著開采深度的加大，也暴露了其在生產實踐中存在的問題，主要表現在：過分強調網、梁和噴層的支護作用，忽視了錨桿的主體支護作用。樹脂錨桿支護體系對錨桿螺母二次緊固提出了很高的要求，傳統錨噴支護工藝無法滿足這一要求，因而大大降低了錨桿的錨固作用。,10,同時由于傳統的錨噴施工工藝在爆破后直接掛網打錨桿，因巷道表面往往凹凸不平，致使錨桿托板不能有效地緊貼巖面，從而降低了錨桿的支護質量。此外，隨著礦區各礦井的開采深度的加大，傳統工藝施工的巷道失修比例越來越大，且修護的難度隨著地應力的增加而增大。傳統錨噴支護工藝在工程設5、計、生產實踐中還存在諸多的缺陷和薄弱點。,11,1.2.2.1 傳統工藝在工程設計方面的主要缺陷(1)錨桿托盤與暴露圍巖的接觸為點線式接觸。(2)噴層厚度的不合理。傳統工藝中，過分強調噴體的支撐作用，設計的噴厚一般為120mm以上，多數達到200mm，如在大斷面巷道、巖巷交岔點、大硐室（絞車房、變電所等）設計的噴層厚度都在250mm，甚至更大。(3)不能發揮金屬網、托梁在噴體中的骨架作用。,12,1.2.2.2 施工工藝的缺陷,傳統的錨噴施工工藝，存在著對施工質量較難控制的環節，有些環節，直接影響工程質量的提高，也影響工程質量的檢測。主要表現在以下方面：(1)對錨桿質量控制的影響。(2)由于錨6、桿施工后被初噴覆蓋，不能有效地實施樹脂錨桿的二次緊固，不利于錨桿質量檢查。(3)現場存在刻意造型的傾向。(4)傳統工藝中，組織生產方式為“兩掘一噴”，第二掘進班放炮對第一掘進班已支護好的地點造成影響。,13,2 光爆錨噴支護新 工 藝 研 究2.1 光爆錨噴支護新工藝的支護機理2.1.1 光爆錨噴支護新工藝的錨桿支護機理,在巖巷錨噴支護中，可以認為錨桿的擠壓加固作用占主導地位，懸吊作用是次要作用。依靠錨桿的擠壓加固和對破碎圍巖的強度強化，提高巖體結構弱面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度范圍內形成一個不僅能維持自身穩定，而且能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩定。,14,2.1.27、 光爆錨噴支護新工藝的噴漿支護機理,新工藝根據噴射混凝土支護的四個作用（結構作用、封閉作用、改善圍巖應力狀態作用、組合拱作用），提出對開掘暴露的巷道圍巖及時進行噴漿支護的要求，即初噴，以起到改善圍巖應力狀態和結構的作用，特別是由于摻有速凝劑，使混凝土凝結速度加快，早期強度高，噴射作業又緊跟掘進工作面，起到了及時支護圍巖的作用，有效地控制了圍巖的變形和破壞。,15,新工藝要求按照先初噴，后錨噴的工序施工，初噴的目的還在于先找平巖面，便于打錨桿時錨桿托板緊貼巖面，利于實現錨桿二次緊固，保證錨桿安裝質量，另外可以彌合縫隙，提高圍巖強度，破碎巖石條件下打錨桿時不至于掉碎矸傷人及影響眼深控制。,16,28、.2 光爆錨噴支護新工藝,新工藝的主要特點改變了傳統工藝的錨噴噴（內置網）工序為噴錨噴（外置網）工序。新工藝的施工工序為：迎頭及路道安全檢查、處理隱患、二次緊固螺母觀測中、腰線畫迎頭輪廓線、點迎頭眼眼位、點錨桿眼位打迎頭中上部炮眼、周邊眼打拱頂部錨桿二次出矸至底板兩幫找掉、初噴打下部剩余炮眼打兩幫錨桿迎頭掃眼裝藥、連線拆除臨時支護放炮安全檢查、找頂、幫、面臨時支護迎頭打撅子眼、掛回頭輪、初次出矸（倒矸）至迎頭可噴漿高度沖洗巖面拱頂部初噴清理、收尾、交班。,17,2.3 光爆錨噴支護新工藝的創新點,新工藝在工序上采用了初噴打錨桿復噴的施工順序，改變了傳統的打錨桿初噴復噴工藝，作業方式上由“二掘一9、噴”改為“三掘三噴”。對傳統工藝進行了突破性的變革。,18,圖2-1 改革前后巷道支護效果圖（局部放大圖）,19,2.4 光面錨噴支護新工藝的技術要求,實行光面爆破是實施巖巷錨噴支護新工藝的必備條件，只有掘進成形良好才能保證新工藝在噴厚較少的情況下的成巷質量達到工程質量標準要求。新工藝對光爆的要求可簡單總結如下：,2.4.1 光爆錨噴支護新工藝對光爆的要求,20,確定最佳周邊眼距，一般300450mm，硬巖取大值，軟巖取小值；在特殊輪廓線處，可適當布設導向空眼；確定最小抵抗線，一般400500mm，硬巖取小值，軟巖取大值；選擇適宜的不偶合指數（炮眼直徑與炸藥藥卷直徑之比，一般取1.21.68）10、；正確計算出單位耗藥量；選擇合理的裝藥結構；確保周邊眼沿斷面周邊輪廓布置且要保證等距與平行；嚴格炮眼封堵質量；確保雷管的同時起爆。,21,光面爆破巷道周邊眼的布置很重要，周邊眼應布置在巷道輪廓線上，硬巖可布置在輪廓線以外，與輪廓線外切；軟巖可布置在輪廓線以內，與輪廓線內切。其質量標準是：圍巖面上留下均勻眼痕的周邊眼數應不少于其總數的50%。超挖尺寸不得大于100，不出現欠挖現象。圍巖面上不應有明顯的炮震裂痕。,22,2.4.2 光爆錨噴支護新工藝對支護材料的要求,巖巷錨噴支護新工藝要求采用的錨桿為左旋無縱筋高強度（等強）螺紋鋼錨桿，快速安裝防松螺母。金屬網宜采用電焊平網。目前各礦巖石巷道使用的11、支護錨桿長度為1.6m2.5m，大多數為1.8m 2.2m，桿體直徑為18mm和20mm兩種。電焊平網網絲直徑為3.5mm，網孔4040，規格隨錨桿間排距大小而定，,23,巖巷錨噴支護原采用的錨桿均為Q235普通圓鋼制成。錨桿桿體與螺母之間匹配存在的問題有：原錨桿使用的螺母為普通六角螺母，在地壓大時，往往會產生螺母內絲破壞，造成支護失效。實驗證實，普通螺母配用級鋼桿體時其最大破壞力達不到桿體的70%，由于螺母首先破壞，造成了桿體材料的浪費，增加了不安全因素。使用普通螺母安裝過程復雜。使用普通螺母存在退絲現象。,24,左旋無縱筋錨桿材質選用20MnSi，屈服強度為335MPa，抗拉強度為510M12、Pa，延伸率為16%以上，與同規格的普通圓鋼和建筑螺紋鋼相比，左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿的承載能力比普通圓鋼提高30%，比建筑螺紋鋼提高20%。與同等材料的支護強度相比得到了明顯的提高。,25,快速安裝防松螺母的承載能力與桿體、錨桿尾部螺紋的承載能力相等，最大限度地發揮錨桿桿體強度，采用了鋼質熱鐓六角螺母再加7mm9mm厚度，檢驗證明，該厚度螺母配用20MnSi左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿作承載力試驗，所有錨桿均從尾部螺紋處或桿體處延斷，而螺母全部完好無損。為使該螺母能達到快速安裝的目的，在螺母外端加上封板，以實現錨桿快速安裝，使之防退扣扭矩達到約30Nm。,26,2.4.3 光爆錨噴支護新工藝對施13、工機具的要求,巖巷工藝改革要求巷道拱頂部錨桿在巖性f 7的條件下必須采用錨桿機施工，其優點是：鉆眼速度快，錨桿安裝方便，尤其是錨桿角度有保證。兩幫錨桿及f7巖性條件下仍使用鑿巖機。,27,表2-3 錨桿施工機具選擇表,28,2.4.4 光爆錨噴支護新工藝對噴漿的要求,實施新工藝的巷道，初噴必須緊跟迎頭，但復噴必須滯后一段距離，徐州礦務集團規定復噴距離迎頭不得小于5m，以便于錨桿螺母的二次緊固和質量監測。初噴厚度不低于30mm，不大于50mm，復噴厚度在2040mm之間。待初噴噴層凝固后打注錨桿。復噴必須覆蓋網、鋼帶、托板，總厚度一般不超過90mm。部分錨桿可以有少量外露，錨桿外露部分表面噴上一14、層漿防銹即可。,29,2.4.5 光爆錨噴支護新工藝對施工順序的要求,光爆錨噴支護新工藝必須按先初噴、后打永久支護錨桿、再復噴的順序執行。每排錨桿中應嚴格按從中間到兩邊逐根施工的原則進行。巷道圍巖破碎時，初噴前可視圍巖的情況打一定數量的控頂、護幫臨時錨桿。,30,2.4.6 錨索支護在錨噴支護新工藝中的應用,在巖巷錨噴支護中一般在大斷面、圍巖破碎的條件下永久性硐室或巷道交岔點、巷道開窩點三四角門處可選擇小孔徑預應力錨索進行加強支護。小孔徑預應力錨索支護技術主要是將一定長度的低松弛高強度的鋼絞線配以專用錨具，用樹脂或砂漿進行錨固，通過液壓千斤頂在其尾部施加預應力，達到對巷道錨固支護的作用。,3115、,錨索一般選用7股高強度鋼絞線桿體，直徑22mm，鎖具選擇使用瓦片式，其規格應與鋼絞線規格具有良好的匹配。錨索長度一般在5m以上，根據頂板巖層特點，錨固端盡量布置到巖性較堅固穩定的巖層中，確定錨索長度時應分析上覆巖層的巖性。錨索支護一般沿巷道走向間距46m布置12根。錨索一般應布置在巷道拱頂部，用于頂部支護，大斷面巷道有時也布置在巷道幫部用于護幫支護。錨索托板的破壞載荷不得小于26t。錨索的預緊力不得小于100kN，不大于120kN。,32,2.4.7 光爆錨噴支護新工藝施工的其它要求,對錨噴支護的施工質量作如下規定：一是螺母外露錨桿絲扣長度在1040mm之間；二是減摩墊圈必須被擠壓變形，螺母16、扭距達到120Nm以上；三是復噴前必須適時對螺母進行二次緊固，確保緊固后螺母扭距達到150Nm；四是復噴成巷距迎頭距離不少于5m；五是對噴漿層進行灑水養護，每小班至少進行灑水養護一次，養護長度不低于月進尺長度，以提高噴射混凝土的強度。,33,3 光爆錨噴支護新工藝勞動組織3.1 光爆錨噴支護新工藝勞動組織,新工藝采用“三掘三噴”的作業方式，三個班的循環方式相同。經過長期的實踐探索，已總結出一套比較合理的施工順序及勞動組織方式。,34,3.2 光爆錨噴支護新工藝工序間的配合,放炮后及時檢查迎頭、及時找頂，此時迎頭積矸較多，無法進行打頂部錨桿或初噴工作，此時有的單位利用積矸進行登矸作業打迎頭拱頂部17、周邊眼，有利于控制打眼角度，保證巷道成形，不失為一個好的方案，稱方案，即找頂畫迎頭輪廓線（根據半弦長畫線）、點眼位打上部周邊眼初次出矸（倒矸）拱頂部初噴打拱頂部錨桿打迎頭中上部炮眼二次出矸至底板幫部初噴打迎頭下部剩余炮眼打幫部錨桿，缺點是迎頭空頂時間稍長。,35,大多采用方案，即先初次出矸（倒矸），再拱頂部初噴打拱頂部錨桿打迎頭中上部眼的施工順序進行施工，該方案迎頭頂板支護較及時，有利于頂板控制，但周邊眼施工難度增大，不利于角度控制。初次出矸指將迎頭積矸耙到距頂2.4m左右，適合迎頭打錨桿和初噴即可。,36,臨時支護與施工工序的配合，臨時支護應以撅頂道為主，安全點柱為輔，迎頭的一切活動都必須在18、可靠的臨時支護條件下進行，如迎頭出矸需在迎頭打12個固定回頭輪的撅子眼，雖然涉及人員少，作業時間短，但也在架設好臨時支護的條件下才能進行，即放炮找頂后的第一道工序就是架設好臨時支護，為以后的作業創造條件，無論是出矸打固定回頭輪眼、楔、掛輪，,37,還是迎頭直接打周邊眼、上部眼，新工藝要求先初噴再進行其它作業，初噴在永久錨桿之前，因此初噴必須在有臨時支護的條件下進行，在臨時支護的條件下，噴漿空間受到限制，噴漿受到臨時支護體影響，噴漿效率降低。傳統工藝因為初噴在迎頭永久錨桿之后，因此不必用臨時支護護頂，初噴的空間較大，噴漿效率較高。為克服新工藝噴漿與臨時支護之間的矛盾，減少噴漿受臨時支護的影響，提19、高噴漿效率，必須對現有的臨時支護系統進行改進，新的撅頂系統由35根撅頂道和12片護頂網架組成。,38,3.3 光爆錨噴支護快速施工,（1）錨桿施工與煤巷快速施工工藝相近，如采用多臺錨桿機、風鉆同時打眼，錨桿快速安裝，出矸與其它工序平行作業，集中復噴與其它工序平行作業等。（2）大功率耙裝機快速出矸。（3）出矸裝、調車新系統建立，大功率耙裝機后直接跟車場，整車裝車。（4）巖石鉆車和側式裝巖機應用。,39,4 采用光爆錨噴支護新工藝施工巷道的效果,實行巖巷光爆錨噴新工藝后，從觀測的數據和支護效果看，巷道支護質量都有明顯提高，在同等條件下巷道變形量小，抗變形能力強，即使巷道受到動壓影響出現較大變形，因網外噴層薄，也不會出現象原工藝那樣大塊噴體開裂，危及人身安全的情況。,40,傳統工藝巷道在一定的動壓作用下一般要經歷下面的過程：支護抗變形變形噴層開裂修護，修護通常包括臥底、刷幫、挑頂、剪網、剪錨桿等復雜工序，牽涉到大量的人力、物力，并對生產造成直接影響。新工藝一般要經歷：支護抗變形少量變形的過程，一般不要修護。因此，實施巖巷光爆錨噴支護新工藝后，提高了巖巷錨噴支護質量，取得了顯著效果。,41,謝謝大家！,