深井高應(yīng)力大斷面軟巖交岔點支護(hù)技術(shù)

摘要：煤礦井下井底車場、主要運(yùn)輸大巷或采區(qū)主要巷道中，多用牛鼻子的交岔點。為滿足礦井通風(fēng)、運(yùn)輸、行人、瓦斯治理管路安裝等，交岔點斷面也愈來愈大，隨著開采深度的延深，地壓增大，地質(zhì)條件更為復(fù)雜，交岔點支護(hù)難度也隨之大大增加。本文分析潘三礦井下圍巖巖性，采用主動、被動聯(lián)合支護(hù)，取得良好效果具有一定的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：深井 大斷面 軟巖交岔點 支護(hù)

隨著礦井淺部資源的逐漸減少，礦井開采深度愈來愈大。深井高應(yīng)力大斷面軟巖交岔點支護(hù)在礦井生產(chǎn)中已成為越來越突出的問題。根據(jù)目前支護(hù)，多采用“U”型棚+噴注漿支護(hù)解決此類難題。但由于“U”型棚初撐力小，無法實現(xiàn)主動支護(hù)的問題，造成“U”型棚-圍巖相互作用關(guān)系較差，無法保證交岔點的正常使用。本文對淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三礦巷道圍巖分析，利用錨索網(wǎng)+架噴注聯(lián)合支護(hù)，同時對交岔點“U”型擴(kuò)大棚創(chuàng)新布置，成功解決交岔點支護(hù)及牛鼻子易變形這一問題，并為深部礦井大斷面軟巖巷道及交岔點支護(hù)提供現(xiàn)實依據(jù)，對高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)具有指導(dǎo)意義。

1 概況

潘三礦-810m軌道大巷埋深約833m，為礦井西翼輔助水平大巷，擔(dān)負(fù)著西翼輔助水平的的行人、進(jìn)風(fēng)和輔助運(yùn)輸?shù)戎饕蝿?wù)，巷道圍巖以砂質(zhì)泥巖和泥巖為主。西二軌道下山與-810m軌道大巷交岔點處，巷道錯綜復(fù)雜，附近布置有6條采區(qū)系統(tǒng)巷道，即下部24m處有2條11槽煤層巷道，同一水平60m范圍內(nèi)有3條巖巷，上部23m處有一條巖石皮帶機(jī)上山，巷道應(yīng)力疊加、集中。

同時，該處交岔點受采動影響，反復(fù)進(jìn)行巷修，巷道圍巖松動圈逐漸擴(kuò)大，給交岔點支護(hù)帶來困難。由于該巷道下一步為西三下部采區(qū)服務(wù)，西三下部采區(qū)煤層普遍進(jìn)入突出危險區(qū)，巷道內(nèi)瓦斯管路數(shù)量和直徑進(jìn)一步增大。為滿足運(yùn)輸、行人需要，巷道斷面由原來的4.8m增加到5.6m，該處交岔點最大跨度也相應(yīng)增加到12m，不解決該交岔點支護(hù)問題，將對礦井生產(chǎn)和安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 巷道破壞分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該交岔點向東100m以外巷道及交岔點整體支護(hù)狀況良好，巷道噴漿僅局部開裂，越靠近近交岔點巷道頂板噴漿、離層破壞程度逐漸增大，且有頂板下沉現(xiàn)象，巷道底臌，頂?shù)装逦灰屏窟_(dá)1200mm，使巷道尤其是交岔點處有效斷面難以確保安全行人和行車。對巷道破壞原因分析如下：

2.1 巷道圍巖巖性差，礦業(yè)顯現(xiàn)明顯。根據(jù)巷道附近揭露巖層情況看，該處巷道為穿層巷道，以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體整體強(qiáng)度較低。同時，附近布置有6條采區(qū)系統(tǒng)巷道，巷道應(yīng)力互相疊加，造成應(yīng)力集中。

2.2 錨索網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。巷道頂板采用錨索網(wǎng)支護(hù)，幫部采用錨網(wǎng)支護(hù)。錨索網(wǎng)支護(hù)的實質(zhì)是在巷道淺部圍巖形成具有承載能力的承載結(jié)構(gòu)，從而控制巷道圍巖的變形。針對直墻半圓拱形巷道而言，錨索網(wǎng)支護(hù)是在巷道頂部形成組合拱結(jié)構(gòu)和兩幫形成梁結(jié)構(gòu)。

該處巷道圍巖巖性差，錨桿均生根在軟巖中，雖頂板有錨索生根在砂質(zhì)泥巖中，但幫部均采用錨網(wǎng)支護(hù)，當(dāng)幫部變形后造成兩幫失穩(wěn)，從而破壞了拱梁結(jié)構(gòu)，造成巷道破壞。

3 支護(hù)方案及參數(shù)

3.1 以往支護(hù)分析

①在往年的普通巷道巷修中經(jīng)常遇到支護(hù)強(qiáng)度較小，巷修后1～2年巷道又會破壞，經(jīng)過總結(jié)試驗采用錨索網(wǎng)支護(hù)后，再進(jìn)行套“U”型棚支護(hù)，使錨桿的主動支護(hù)與架棚的被動支護(hù)很好的結(jié)合起來，取得了良好的效果。

②在軟巖巷道支護(hù)中，由于軟巖易變形，錨桿，錨索生根難，同時架“U”型棚支護(hù)不能滿足支護(hù)要求，經(jīng)采用深孔、淺孔聯(lián)合注漿后，再采用架棚支護(hù)，取得良好的支護(hù)效果。

3.2 實施支護(hù)方案

鑒于以往成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合不同條件下的支護(hù)取其優(yōu)點進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，具體實施分為以下幾個步驟：

①在巷修或交叉施工中，首先采用錨網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，錨桿間排距按700mm×700mm布置，當(dāng)往前刷擴(kuò)達(dá)500mm時按照巷道設(shè)計要求施工一架29U型棚，依次循環(huán)，直至交岔點施工完畢。

②交岔點施工完畢后，采用噴漿支護(hù)，混凝土型號C20，噴漿厚度為150mm，噴漿完畢后進(jìn)行注漿，注漿采用深孔和淺孔聯(lián)合注漿。

③交岔點牛鼻處擴(kuò)大碹支護(hù)同時采用改進(jìn)，以增加擴(kuò)大棚的支護(hù)強(qiáng)度。如圖所示。

原交岔點支護(hù)，牛鼻子處存在一個三角無支護(hù)區(qū)，礦壓主要集中在靠近牛鼻處的幾架擴(kuò)大碹上，該交岔點易受礦壓影響從而引起變形，造成交岔點破壞。且聯(lián)巷靠近牛鼻處和大巷牛鼻處2m巷道均受到巷道變形而引起破壞。

改進(jìn)后交岔點支護(hù)很好的解決了無支護(hù)三角區(qū)，整個交岔點支護(hù)形成一個整體，礦壓在交岔點上分布較均勻。

4 支護(hù)效果

原支護(hù)下的交岔點或巷道，采用單一支護(hù)，巷道易變形，破壞后必須進(jìn)行反復(fù)巷修，占用大量人力、物力還經(jīng)常影響礦井生產(chǎn)，給礦井生產(chǎn)帶來被動。支護(hù)方式改進(jìn)后，巷道或交岔點一次支護(hù)到位，可抗較大的礦壓，據(jù)09年施工的近20個交岔點支護(hù)效果看，圍巖總變形量不大，圍巖移動變形得到有效控制，使-810m軌道大巷及交岔點有效斷面已完全滿足礦井生產(chǎn)需要。

5 結(jié)語

通過錨索網(wǎng)+架噴注聯(lián)合支護(hù)，充分利用主動支護(hù)與被動支護(hù)的優(yōu)點，使其有效的結(jié)合起來，不僅提高了錨網(wǎng)支護(hù)形成梁的承載能力，又提高了拱結(jié)構(gòu)的承載能力，同時使淺部圍巖整體性、穩(wěn)定性得以提高，從而通過錨索充分發(fā)揮深部巖體的承載能力。改變以往的交岔點支護(hù)形成的牛鼻子上方的三角無支護(hù)區(qū)，使礦壓均勻的分布到整體擴(kuò)大“U”型棚上，使壓力均勻分布，提高了交岔點的承載能力。

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作者簡介：

胡偉（1982-），男，陜西西安人，工作于淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三礦生產(chǎn)技術(shù)科，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向為安全生產(chǎn)技術(shù)和管理。