聯合支護巷修技術在大斷面巷道牛鼻子交岔點的應用

摘要：由于受到部分地區煤礦采面采動的影響，在進行礦井巷道牛鼻子交岔點施工時，有時候會出現碹體頂嚴重破裂和礦井掉渣的現象，對于這種情況傳統上的做法只是通過架設U型鋼來進行礦井支護，但是這樣做的實際效果并不很好，而且還會耗費很多的人力、物力和財力，造成資源浪費。為了提高支護的質量和穩定性，減少成本，筆者建議在礦井施工時一方面通過架設U型鋼支架和金屬網進行防護，另一方面通過噴漿和注漿保持圍巖的整體性，同時對斷面巷道牛鼻子進行加固，以減輕巷道的受破壞程度，確保礦井的施工工藝和支護效果。

關鍵詞：聯合支護 巷修技術 大斷面 牛鼻子 交岔點

1 加固支護的設計思路

在礦井圍巖變形穩定下來之后，礦井圍巖還會保持一定的增長速度并長期處于流變的狀態。巷道的壓力來自于礦井的四周，巷道開挖之后巷道的頂板和底板很容易因為發生變形和引起破壞，巷道兩幫因為承受巨大壓力也會出現不同程度的變形和破壞，而強烈的底臌會使得巷道頂板及兩幫的變形更加加劇。礦井圍巖變形很容易受到應力變化的影響，由于受到強烈震動和鄰近巷道不斷掘進的壓迫，導致圍巖變形和受破壞程度都明顯增加。牛鼻子位于巷道交岔的關鍵部位，如果下部直接噴漿有可能會造成牛鼻子的強度明顯降低，而且還會縮短服務和使用的年限，對于后期的礦井生產非常不利。鑒于巷道橫斷面比較大，圍巖抗壓的能力較弱，故而建議采用U36型鋼進行礦井的支護，然后用金屬網來裱褙，架設好U型鋼棚后再打錨桿加固，最后一道程序是噴漿和注漿。

2 噴漿和注漿的加固

首先，要加強巷道弱面的強度。架好支護以后，接下來就要通過噴漿和注漿來增加巷道圍巖弱面的強度。弱面是控制強度和減少變形的，如果礦井圍巖的弱面比較多，而且由于圍巖弱面強度差，圍巖彈性較低，礦井巷道變形嚴重，維護起來十分困難。通過采取噴漿和注漿的方法能夠增強礦井圍巖的巷道強度，極大地提高礦井圍巖的負載能力，有效改善礦井巷道的維護。其次，要通過注漿來填壓圍巖裂隙。當礦井圍巖中產生了大量的裂隙后，在圍巖裂隙附近的巖體一般呈現二向應力的狀態，顯然圍巖巖體在三向應力狀態時的力度和強度要比二向應力作用狀態時要大得多，并且隨著塑性不斷增強和脆性的逐漸減弱，巖漿漿液在泵壓的高壓作用下，把圍巖裂隙固結或者填平，徹底轉變圍巖巷道的破壞機制。最后，通過注漿來對礦井巖層的水源進行封閉。因為礦井巖層中有較高的含水量，而過多的水會軟化和溶蝕巷道的圍巖巖層，使得巷道圍巖強度降低，不利于礦井的開采。采用注漿封閉巖層的水源，能夠有效減輕和防止水對于圍巖的溶蝕和弱化，避免因為受到水的沖刷而使圍巖的強度和硬度大幅降低。而且通過對礦井圍巖的注漿還能夠防止礦井圍巖的強度被軟化。

礦井巖層常常會因為離層、滑動、出現裂隙等原因而發生巖層變形，這時我們通過往巖層裂隙注漿的方式加固巖層，避免圍巖巖層因為長期處于受壓狀態而產生彎曲變形或者過度拉伸而被切壞。通過注漿能夠把結構松散的圍巖牢牢地黏結成一個整體，使得支護結構的承載與支護能力大大加強，不僅保證了圍巖的穩定性和牢固性，減小了圍巖的松動范圍和幅度；而且還大大降低了維護成本和保養費用，在一定程度上延長了牛鼻子服務的年限和使用壽命。

3 牛鼻子交岔點的加固工藝

因為牛鼻子交岔點的形狀是楔形體，它在礦井巷道中的位置應力較為集中，而且服務年限較長，對于礦井巷道附近的圍巖支護要求很高。在進行礦井施工之前，要先進行敲幫問頂的準備。待到準備工作完成，當我們對礦井巷道的施工進行到牛鼻子部位的時候，可以按照從上到下的順序，再從牛鼻子上部到牛鼻子前臉的這部分位置，用金屬網進行支護和保護，然后在牛鼻子的兩腮位置分別打進兩根錨桿以進行橫向的聯網加固，然后對牛鼻子交岔點里澆筑混凝土來加固。用螺栓和鋼筋梁對穿眼，加固兩根錨桿，然后復噴，以使負載均勻地分配在噴層和支護體，防止了應力集中點的出現。

如果我們能采取有效措施維護好斷面巷道牛鼻子交岔點的牢固性，一方面能夠起到一定的減跨作用，另一方面還可以減輕集中的地壓壓力。

4 增強支架支護的效果

為了增強支架支護的效果和力度，我們首先要采用加強巷道支護剛性和強度的U型鋼支架，利用U型鋼支架自身所具有的承載能力來抗衡礦井巷道周邊的圍巖壓力。采用金屬網橫向加固是為了加強混凝土的抗拉強度，對抗彈性變形的能力。對牛鼻子交岔點里噴注混凝土的主要功能和作用是為了對礦井圍巖進行封閉，把礦井圍巖和金屬網、U型鋼支架三者牢牢地粘固在一起。完成對斷面巷道牛鼻子交岔點的加固以后，就能夠防止由于巖層裂隙深度不斷增加而導致交岔點圍巖變形或者沿著斷面巷道的走向和延伸趨勢朝著受壓的方向凸出去。為了有效改變巖層弱面的力學性能和巖層受力，切實提高巖層裂隙的粘聚力，使內摩擦角變大，我們可以把巖漿漿液通過壓力作用壓充到圍巖巖體的裂隙當中。

5 結語

事實證明，用聯合支護巷修技術進行大斷面牛鼻子交岔點的施工效果是非常理想的。到目前為止，采用這種技術的巷道變形量都很小，而且也很少出現混凝土脫落和大面積裂隙的現象。采用聯合支護巷修技術進行巷道施工從根本上改善了巖層周邊的受力情況，保證了井下巷道施工的安全性和穩定性。

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