巷道跨越施工技術(shù)研究及應(yīng)用

韓紅亞 付海鵬 李明樂

(永煤公司城郊煤礦,河南永城 476600)

巷道跨越施工技術(shù)研究及應(yīng)用

韓紅亞 付海鵬 李明樂

(永煤公司城郊煤礦,河南永城 476600)

針對南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷巷道底板與南翼軌道運(yùn)輸石門頂板最小層間距為4.136m,為確保巷道施工安全可靠,需要提前對被跨越的南翼軌道運(yùn)輸石門對應(yīng)區(qū)段進(jìn)行加固,經(jīng)過加固方式的理論分析及現(xiàn)場施工,保證了被跨越巷道的安全使用及南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷施工的連續(xù)性。

跨越 組合拱理論 懸吊理論 錨網(wǎng)+錨索梁

南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷為南翼爆炸材料庫的一部分，位于城郊煤礦南翼充填硐室2#通路內(nèi)，沿219°方位角開口施工，與南翼爆炸材料庫回風(fēng)側(cè)通道貫通(未掘)，巷道南側(cè)為南翼膠帶運(yùn)輸石門(已掘)，北側(cè)為南翼軌道運(yùn)輸石門(已掘)，并從南翼軌道運(yùn)輸石門上方穿越。該巷道擔(dān)負(fù)著南翼爆炸材料庫的回風(fēng)任務(wù)，巷道的性質(zhì)為開拓巷道。

南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷從南翼軌道運(yùn)輸石門上方跨越通過時(shí)，最小層間距為4.136m(通尺42m位置)。從地質(zhì)柱狀圖獲知，巖柱為細(xì)粒砂巖，頂部有1.311m厚的砂質(zhì)泥巖。

為確保施工安全可靠，需要提前對南翼軌道運(yùn)輸石門巷道跨越區(qū)段進(jìn)行加固。

1 工作面概況

南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷沿三煤組上部細(xì)粒砂巖掘進(jìn)，細(xì)粒砂巖呈灰色，主要成份為石英，長石及巖屑，含少量泥質(zhì)團(tuán)塊。下距三6煤層約22.5m。該巷道總工程量設(shè)計(jì)為128.993m，其中南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷為122.993m，信號房工程量為6m。該巷道首先按+3‰施工14.369m，再沿267°方位角按+3‰施工8.533m，后按20°上山施工23.32m(斜距)，斜巷變平后施工29.353m，再按20°下山施工20.571m(斜距)，然后按照-7‰施工15.564m，最后沿219°方位角按-7‰直至將南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷施工完畢。

2 施工方法及支護(hù)要求

2.1 施工方法

當(dāng)南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷掘進(jìn)至距豎直向上與南翼軌道運(yùn)輸石門相交處15m前時(shí)，在南翼軌道運(yùn)輸石門跨越區(qū)段進(jìn)行二次錨網(wǎng)并打注錨索梁及單錨索支護(hù)，具體施工方法如下：

(1)在南翼軌道運(yùn)輸石門跨越區(qū)段二次錨網(wǎng)支護(hù)，網(wǎng)片規(guī)格為2000×1000mm，錨桿采用Φ20×2200mm高強(qiáng)錨桿，錨桿間排距為500×800mm。托盤采用150×150×8mm鐵托盤。

(2)錨網(wǎng)結(jié)束后，在南翼軌道運(yùn)輸石門跨越處正頂及肩窩打注錨索梁，一梁兩索，錨索梁長度為6100mm，錨索間距為5900mm，排距為500mm(共11根錨索梁)，采用Φ21.6×10000mm錨索。

(3)在錨索梁兩側(cè)3000mm巷道正頂及兩肩，分別打注2排單錨索加強(qiáng)支護(hù)，單錨索間排距為1500mm，采用Φ21.6×10000mm錨索。錨索鐵托盤規(guī)格為250×250×20mm。

2.2 錨網(wǎng)支護(hù)

使用錨桿鉆機(jī)施工錨桿鉆孔，錨桿孔深度控制在2130～2150mm之間，角度大于75°。將孔內(nèi)積水及巖粉吹干凈，然后進(jìn)行鋪網(wǎng)，先后把1支MSK2335型和1支MSZ2335型樹脂錨固劑輕輕送入孔底，再將高強(qiáng)錨桿推入錨桿孔，然后在錨桿機(jī)上上好高強(qiáng)錨桿套頭，用錨桿機(jī)將高強(qiáng)錨桿頂入，當(dāng)高強(qiáng)錨桿剩余600～800mm時(shí)，旋轉(zhuǎn)錨桿機(jī)30s，待過至少2min樹脂錨固劑凝固后上緊，使鐵托板把鋼筋網(wǎng)緊貼巖面，然后照此法將其余錨桿安裝好。1h后，再將錨桿螺母用扭力扳手緊固一遍，使扭矩達(dá)到200N·m。

2.3 錨索施工

打注錨索選用錨索專用釬子，采取套孔打注。錨索孔深度不低于9.5m且角度大于75°，深入硬巖不少于1.5m，打夠設(shè)計(jì)深度后，用壓風(fēng)和水將孔沖洗干凈。先后把2支MSK2335型和2支MSZ2335型樹脂錨固劑輕輕送入孔底，用鋼絞線輕輕送入孔底，再采用錨索專用套筒連接好鋼絞線，邊推邊攪拌，待到孔底時(shí)鉆機(jī)不回落，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，待2min后再回落鉆機(jī)。樹脂錨固劑固化后，1～1.5h后，再裝托盤、索具，使用MQ22-280/40型錨索張拉機(jī)具，壓力表指示數(shù)據(jù)達(dá)到35MPa時(shí)即為合格。停止張拉，使錨索托盤貼緊巖面。最后將錨索露頭截到合適的長度，截錨索用專用錨索截具，保證錨索露頭截割平齊，錨索外露長度為50～100mm。

3 支護(hù)機(jī)理

3.1 組合拱(壓縮拱)理論

跨越處采用錨網(wǎng)支護(hù)支護(hù)機(jī)理為錨桿的組合拱理論，研究表明，在彈性體上安裝具有預(yù)應(yīng)力的錨桿，能形成以錨頭和緊固端為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū)。因此，如果將錨桿(有無預(yù)應(yīng)力都可)沿拱形巷道周邊按一定間距徑向排列，當(dāng)圍巖產(chǎn)生變形時(shí)，錨桿就會(huì)對圍巖產(chǎn)生壓應(yīng)力作用，每根錨桿周圍形成的錐形體壓縮區(qū)彼此重疊連接起來，便在圍巖中形成一個(gè)均勻的連續(xù)壓縮帶。它不僅能保持自身穩(wěn)定，而且能承受地壓、阻止圍巖松動(dòng)變形。在該加固方案中考慮到巖石碎塊會(huì)對南翼軌道運(yùn)輸石門的日常安全使用帶來一定的影響，故用鋼筋網(wǎng)配合錨桿進(jìn)行加固即“錨網(wǎng)支護(hù)”。

3.2 懸吊理論

跨越處采用錨索及錨索梁支護(hù)，支護(hù)機(jī)理為懸吊理論，懸吊理論直觀地揭示了錨索的懸吊作用，懸吊理論認(rèn)為將巷道頂板較軟弱的巖層懸吊在穩(wěn)定巖層上，以避免較軟弱巖層的破壞、失穩(wěn)和塌落，支護(hù)采用的錨索所受拉力來自被懸吊的巖層重量。

總之該加固方案采用的兩種支護(hù)機(jī)理不是孤立的，而是相互結(jié)合。采用錨桿在淺范圍圍巖的懸吊同時(shí)形成壓縮拱，然后采用錨索在深范圍巖層內(nèi)形成壓縮拱的同時(shí)，配合29U型鋼錨索梁把淺范圍巖層懸吊在深范圍的基巖上。

4 結(jié)語

城郊煤礦南翼爆炸材料庫回風(fēng)巷跨越南翼軌道運(yùn)輸石門的加固施工，取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益，并且經(jīng)過使用表明“，錨網(wǎng)+錨索梁”聯(lián)合支護(hù)效果好。這種支護(hù)方式是一種行之有效的方法，既安全、簡便、易于操作，消除了安全隱患，降低施工成本;解決了永久支護(hù)的強(qiáng)度問題。自加固以來未曾出現(xiàn)頂板開裂以及影響兩巷道安全使用的現(xiàn)象。因此是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的支護(hù)方式。