深部軟巖巷道二次支護

王子章

阜新礦業(yè)（集團），遼寧省阜新市 123000

艾友煤礦煤層賦存條件復雜，巷道圍巖力學性質(zhì)差異大，隨著開采深度的增加，巷道維護難度越來越大，一次支護主要是加固圍巖，提高其自支承能力，允許圍巖在控制下釋壓變形，以適應軟巖變形的支護特點。為了保證巷道在較長的時間的穩(wěn)定性和服務期的安全，在圍巖變形穩(wěn)定后必須進行二次支護，使一、二次支護共同支撐圍巖應力，給巷道圍巖提供最佳的支護強度和剛度，同時起到安全儲備的作用。艾友煤礦正是結(jié)合自己的特點，有針對性地在107區(qū)運輸大巷和回風大巷應用錨桿、網(wǎng)、錨索、噴漿、二次的聯(lián)合支護，取得了良好的支護效果。通過實踐證明，二次支護是控制深部軟巖大變形巷道的最主要手段。

1 一次支護存在的問題

原來采用一次支護使用的是錨桿、金屬網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護。在掘送巷道時初噴厚度為30mm，錨桿、網(wǎng)掛完之后在進行復噴，厚度100mm，使水泥砂漿壓在金屬網(wǎng)上，這種支護整個體的柔性較差、可縮性小。另外巷道在新掘時破壞了原有的應力分布，打破了原有的平衡，在新的巷道形成后勢必在有一次新的應力平衡，隨著圍巖應力的釋放，造成巷道變形，而深部巷道的地應力較大，造成原有的支護在地應力的作用下受到了極大的破壞，使巷道內(nèi)的支護遭到破壞，鋼筋扭曲變形，水泥層斷裂等現(xiàn)象時有發(fā)生。

2 噴、錨、噴——網(wǎng)、錨、噴二次支護工藝的特點

支護工藝分兩個階段。第一個階段進行一次支護，即噴、錨、噴支護。巷道在新掘后、立即噴砼充填爆破作業(yè)后巷道周邊巖層的裂隙和超挖不平的巖面，以防止危巖層的脫落，同時也防止巷道風化。初噴完成后在噴砼上打錨桿，完成后在噴一層砼。第二階段是在掛網(wǎng)、年錨桿和加打用工字鋼作托盤的錨索，完成這部工序后，在重新復噴封閉巷道，這樣就完成了二次支護工藝的完成。具體的施工方法和特點是經(jīng)過光爆施工后的巷道第一次噴砼的厚度為30mm，然后打錨桿進行巷道的支護，接著在進行第二次噴漿，這次的厚度為30mm左右，完成了第一次的支護即噴—錨—噴。這次支護完成后要等上一段時間，時間是滯后掘進頭50M左右在進行第二次的支護，此段時間該巷道要斷續(xù)掘進施工。這主要是考慮到巷道要釋放壓力，進行應力的重新分配平衡。第二次支護是要在二次噴砼的基礎(chǔ)上，繼續(xù)打錨桿和錨索，錨索的托盤采用工字鋼加工而成同時掛金屬網(wǎng)，完成這個工序后，繼續(xù)噴砼，這次噴層厚度為40mm，這樣就完成了對巷道的聯(lián)合支護，實際上這樣的支護是一種復合結(jié)構(gòu)，外層的金屬網(wǎng)、錨桿、錨索不僅加固了圍巖，而且噴層，網(wǎng)、錨桿、錨索和圍巖緊密地結(jié)合在一起，形成了一共同的支護體來支護巷道的頂和幫，從而也使巷道的圍巖長期的穩(wěn)定。

這種支護方式的優(yōu)點在于初期巷道沒有進行二次支護前給了巷道的充分壓力釋放時間，使新掘巷道的礦山壓力進行了重新的分配，即使完全沒有達到壓力的全部平衡也釋放了絕大部分的壓力，對以后的支護效果肯定是大有好處的。第二次支護是對第一次支護的補充和加強，這次支護強化了第一次支護的成果，對初次支護后巷道部分微變或有破壞的地點重新加固支護，使巷道免于由于礦山壓力造成的水泥層開裂，錨桿由于受礦山壓力的因素而造成變形或損壞。

噴、錨、噴—錨、網(wǎng)、噴二次支護的關(guān)鍵在于要在場子面推進50M后的二次支護。這時的巷道礦山壓力基本處于了一種穩(wěn)定了，圍巖變形的速度渡過了最危險的時期，這通過對巷道的掘進后的礦壓觀測的結(jié)果得到了證實。在復噴的基礎(chǔ)上在安設(shè)錨桿、錨索、金屬網(wǎng)，從而是大大增強支護結(jié)構(gòu)的剛度和強度，可以有效地控制巷道變形，達到了最終的平衡狀態(tài)，這樣使錨噴支護先柔后剛，先讓后抗的支護特點更充分地體現(xiàn)出來。達到了巷道能夠長期使用的目的，保證了巷道在安全生產(chǎn)上的需求，大大地降低了以前巷道頻繁修復的次數(shù)和時間。

3 噴、錨、噴—錨、網(wǎng)、噴二次支護實踐

艾友煤礦在-800M、107采區(qū)巖石集中運輸大巷及回風大巷中應用了噴、錨、噴-錨、網(wǎng)、噴二次支護技術(shù)。

3.1 支護設(shè)計

艾友煤礦在-800M、107區(qū)集中采區(qū)巖石集中大巷及架風大巷設(shè)計長度為1000米，由于受地質(zhì)條件的影響，巷道布置在不太穩(wěn)定的巖層中，巷道的標高為-800M水平，而該礦的地面標高為+170M，其埋藏深度為970米。巷道設(shè)計凈寬5.5米，凈高3.6米，凈面積14.79m2，設(shè)計噴厚100mm，錨桿間排距800×800mm，錨索采用五花布置，間距3M。

3.2 施工工藝

爆破作業(yè)破巖→初噴30mm作臨時支護→一次錨桿支護→復噴厚度30mm→50M后二次網(wǎng)、錨桿、錨索支護→最后復噴40mm達到設(shè)計總厚度100mm。

3.3 支護材料

錨桿選用直徑20mm、拱長2200mm，墻使用1800mm的礦用螺紋鋼錨桿，錨固劑使用直徑18mm、長330mm樹脂錨固劑卷錨固。錨索采用8M鋼錨索。

金屬網(wǎng)規(guī)格為5000×1000mm，網(wǎng)孔為40×40mm，用12#鍍鋅鐵絲編制而成的方形網(wǎng)。

噴射混凝土中的水泥標號為400#，砂子用含泥量不大于3%的河沙，石子的粒度為5mm～10mm人碎石子。

3.4 支護效果

艾友煤礦-800M、107采區(qū)集中運輸大巷和回風大巷原來采用的是一次性集中的傳統(tǒng)支護，即破巖→掛網(wǎng)→錨桿支護→然后初噴漿→打錨索→復噴的施工工藝，通過一段施工后，發(fā)現(xiàn)支護完的巷道有部分段發(fā)生了噴層開裂、巷道頂板有下沉的現(xiàn)象，墻體有向內(nèi)位移的情況發(fā)生，而且隨著掘進巷道的加長這種情況越來越嚴重，這時不得不停下來對后方的巷道進行重新的維護，進行重新的支護，以確保安全行人和通風。

通過分析研究，采用了二次支護這種施工工藝，比傳統(tǒng)工藝一次性支護，明顯解決了礦山壓力帶來的巷道變形、破壞等諸多困擾的難題。雖然初期施工比較復雜，但解決了掘后就進行修復帶來的安全上的隱患，同時在經(jīng)濟也取得了明顯的效益，可謂一舉多得，這個支護理念在全公司都得到了極大的推廣，阜礦在這次支護改革上受益極大，解決了由于開采深度的增加礦山壓力顯現(xiàn)越來越大困惑、制約礦井深部開采巷道支護上的重大問題。