穿層巷道錨網噴聯合支護的應用研究

摘 要：基于地質資料與工程類比法的分析研究，采用穿層巷道布置施工工藝方法，重點介紹穿層巷道錨網噴聯合支護的應用及其效果，實踐證明采用錨網噴聯合支護可以消除因巖面不規整而引起的應力集中現象，使巷道支護渾然一體，支護效果更佳。

關鍵詞：穿層巷 錨網噴聯合支護 松動圈

中圖分類號：TD353.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0089-01

1 工程概況

汾西礦業集團曙光煤礦一采區集中皮帶巷從開口施工至3#煤層共穿過1#、2#、3#3個煤層和3層及不穩定砂質頁巖層（節理裂隙發育）。在穿層巷道的施工中采用錨桿、金屬網、噴射砼聯合支護累計穿層長度為40m。以往采用的支護方法為料石砌碹或U型棚架支護穿過該不穩定的巖層及1#、2#煤層。自2006年工程技術人員采用錨網噴聯合支護，通過精心組織，順利穿過了各個煤層及不穩定砂質頁巖層取得了良好的支護效果，安全效果及經濟效果。

一采區集中軌道巷設計坡度15°，工程量269 m，穿過3個煤層及不穩定砂質頁巖層共6層，巷道沿0°方位角施工。累計穿層長度40 m，其中穿1#煤層3.0 m，2#煤層15 m，3#煤層10 m，不穩定砂質頁巖層12 m。巷道設計采用錨網噴聯合支護，巷道設計為半圓拱型，斷面積為13.2 m2。

2 支護參數設計方法

在穿層施工時，2#煤層最厚達3.0 m，支護難度較大。沒有同類條件下的工程借鑒經驗，工程技術人員分析研究錨網噴的理論和技術，采用錨網噴聯合支護的方法。

具體方法為：穿2#煤層時巷道設計為11根錨桿，錨桿選用Φ16的A3錨桿，錨桿長度為1.8 m，樹脂錨固劑為 CK2355一支，錨桿安設角度垂直于巷道輪廓線，錨桿間排距為800×800 mm，金屬網采用Φ6.5 mm盤條制成的網孔為100×100 mm，規格為1000×2000的矩形網，壓茬不小于100 mm，且每200 mm用聯網絲雙股擰緊。

3 錨網噴射聯合支護法技術的依據

基于有關巖石力學理論及巷道斷面形狀選型的研究成果，選擇斷面形狀，設計采用半圓拱巷道符合自然平衡拱理論。考慮在煤層中爆破后的產生拱形斷面徑向一定深度內松動圈因素以及在無支護條件下松動圈的穩定程度受制于煤體的強度及節理裂隙的發育程度和煤體間的摩擦阻力的關鍵性作用；處于裸巷條件下的松動圈雖暫時為平衡狀態，但隨著煤巖被進一步掘出后，圍巖應力將重新分布，松動圈將不具備承載能力或承載能力很小。如果不采取支護措施將會產生自然垮落，形成二次平衡拱，以及二次產生松動圈。因此在爆破后及時在巷道周邊徑向打錨桿支護和噴射砼以封閉圍巖裂隙裂紋，以此作為臨時支護下，噴射砼的作用力將圍巖的雙向受力變為三向受力，以提高圍巖的強度。在錨桿預應力的及時作用下，錨桿周圍形成一個錐形體壓縮區，彼此重疊連接，使形成一個厚度均勻的連續壓縮帶，這就是擠壓拱加固理論的核心。在擠壓拱的加固作用下，松動圈在錐形壓縮區形成組合平衡拱，組合平衡拱越完整，圍巖支護的承載能力越強。在此基礎上再加金屬網、噴射砼永久支護，二次強化加固平衡拱的強度，使平衡拱更加完整。巷道支護結構可謂渾然一體，避免了由于巖面不平引起的應力集中現象，而使巷道圍巖抗破壞的能力降低，進而達到聯合支護最佳效果。

4 關鍵施工技術

（1）必須保證爆破后的頂板基本完整，保證支護工作可以順利進行。否則，錨網噴聯合支護就無從談起。因此，保證光面爆破錨網噴聯合支護的關鍵所在，為保證光面爆破的技術要求，將周邊眼間距設計為250 mm，裝藥量不超過100 g，最小抵抗線得大于0.8 m；（2）縮小工作面循環進度。將循環進度內1.7 m，降至1.2 m，同時要求多打眼、少裝藥，以減少對圍巖的破壞深度；（3）錨桿的初撐力很重要，一般要求初撐力不低于30 kN，并每根錨桿的初撐力接近同一值；（4）爆破后及時噴射砼封閉圍巖工藝是形成組合梁的重要因素；（5）錨桿的安裝質量必須加以保證，扭矩力必須達到120 N/m以上，且錨固長度、安裝角度必須符合設計要求；（6）盡量減少巷道圍巖在無支護狀態下的裸露時間，錨網噴聯合支護一氣呵成。

5 經濟效益分析

（1）經濟效益：若采用料石或U型鋼棚支護，材料費3000元/m左右；而采用錨網噴聯合支護材料費為1300元/m左右；節省費用為1700元/m左右，全巷道聯合支護可節省費用457300元。（2）利于安全生產：采用光面爆破及錨網噴聯合支護的形式避免了采用其它支護使煤巖冒落而無法進行臨時支護。消除了片幫、冒頂等安全隱患。（3）輕了勞動強度。錨網噴聯合支護材料輕便，容易搬運，施工方便，支護工序簡單，有利于提高巷道單進。（4）利于質量標準化管理。該聯合支護運用得當，一次性達到設計斷面；且該支護強度大，服務年限長，巷道維護量少。

6 結語

（1）在穿層巷道中，采用錨網噴聯合支護證實了擠壓加固，組合平衡拱理論的正確性。因此使廣大工程技術人員提高認識，改變理念，大膽采用、試驗支護新技術并將它應用到各種復雜的井巷施工中去。（2）錨網噴聯合支護克服了料石砌碹、棚式被動承載支護的缺點，減少了圍巖變形，及巷道的開挖量。（3）需要指出的是，對此類支護必須開展巷道支護監測，通過長時間對巷道的位移、頂板離層、錨桿受力等方面的觀察，驗證已采用的支護參數。為以后的大量應用積累經驗。（4）錨桿的錨固力必須到達設計要求，并持之以恒。需對現有鉆具、錨桿安裝機械、錨桿桿體質量，藥卷的質量、施工工藝等進行進一步完善，以保證錨桿安裝完畢后不自失效。（5）在施工中，對即將裸露的煤巖必須進行準確判斷，以利提前采用特殊措施。以保證巷道支護質量。

參考文獻

[1]范忠明，張金山，馬猛.深部礦井軟巖巷道支護研究[J].山西焦煤科技，2012（7）.