淺析高應(yīng)力大斷面巖巷交岔點(diǎn)加固技術(shù)的應(yīng)用

摘 "要：為了滿足采區(qū)通風(fēng)的需要，一般回風(fēng)巷道施工斷面較大，且巷道位于高應(yīng)力集中區(qū)，受采動影響和施工擾動影響，巷道多為雙重支護(hù)，即錨網(wǎng)噴支護(hù)后架拱縮棚支護(hù)，因此，對于拱支棚子巷道開口施工交岔點(diǎn)的加固顯得尤為重要，該文根據(jù)施工現(xiàn)場的情況，選擇對應(yīng)的支護(hù)形式和方法對交岔點(diǎn)進(jìn)行加固。取得了較好的支護(hù)效果。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)力;大斷面 ;巖巷交岔點(diǎn);加固技術(shù);

中圖分類號：TD8 " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

巖巷交岔點(diǎn)在采區(qū)回風(fēng)巷道中，是采區(qū)通風(fēng)的咽喉部位，巷道夾角小，跨度大，服務(wù)年限長，支護(hù)可靠性程度要求高。靈活運(yùn)用錨網(wǎng)索+噴混凝土支護(hù)技術(shù)對交岔點(diǎn)進(jìn)行加固，已逐漸成為大斷面交岔點(diǎn)支護(hù)技術(shù)的主流。本文從具體工程實(shí)例出發(fā)，通過對交岔點(diǎn)的加固方法的研究，探討高應(yīng)力集中條件下的大斷面巖巷交岔點(diǎn)支護(hù)加固技術(shù)的研究與應(yīng)用。

一、工程背景

該交岔點(diǎn)位于平煤八礦丁四下延采區(qū)回風(fēng)下山開口向里50米處，與丁四下延回風(fēng)下山夾角40°施工回風(fēng)道，為Y形交岔點(diǎn)。工程底板標(biāo)高-429m，丁四下延回風(fēng)下山與回風(fēng)道斷面相同，巷道凈寬×凈高=4.0×3.5m，均采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。施工地段的巖性主要為泥巖和砂質(zhì)泥巖。丁四下延回風(fēng)下山采用錨網(wǎng)噴支護(hù)后，由于受附近采動及地應(yīng)力影響，巖體質(zhì)量顯著降低，巷道擠壓變形，頂板壓力較為顯著，巷道底鼓、頂板脫皮掉頂嚴(yán)重。

二、巷道圍巖性質(zhì)及變形分析

（一）巷道圍巖性質(zhì)及附近巷道壓力情況調(diào)查 丁四下延回風(fēng)下山回風(fēng)道開口位于丁5.6煤層以下，分別為泥巖、砂質(zhì)泥巖和丁7煤，根據(jù)相鄰巷道（戊四下延軌道、戊四下延回風(fēng)）實(shí)地查看，主要出現(xiàn)了以下幾種變形破壞現(xiàn)象：①兩幫收斂（戊四下延回風(fēng)上段巷幫最大收縮量達(dá)300mm）;②巷道底板為砂質(zhì)泥巖，遇水易膨脹（戊四下延回風(fēng)上段最大底臌量達(dá)500～800 mm）;③局部地段巷道噴漿層剝落，圍巖外露;④由于受采動影響，地應(yīng)力作用，巷道變形量較為明顯。上述巖性及附近巷道壓力作用，對于巷道開口施工交岔點(diǎn)難度較大。

（二）交岔點(diǎn)支護(hù)機(jī)理分析 由于丁四下延回風(fēng)下山巷道巖性較差，且頂板壓力較大，在采用套架4194拱縮棚支護(hù)后，巷道支護(hù)效果明顯加強(qiáng)，在開口施工回風(fēng)道，摘除開口側(cè)4194拱縮棚腿子，就會破壞原有4194拱縮棚的支護(hù)強(qiáng)度，頂板會出現(xiàn)垂直方向上的頂壓力和徑向方向上的側(cè)壓力，出現(xiàn)棚子失衡的現(xiàn)象，減小了開口交岔點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度。

三、交岔點(diǎn)加固機(jī)理分析及支護(hù)技術(shù)參數(shù)

（一）交岔點(diǎn)采用錨索關(guān)鍵部位耦合支護(hù)技術(shù)實(shí)施對交岔點(diǎn)的加固丁四下延回風(fēng)下山回風(fēng)道開口前，首先使用2200等強(qiáng)錨桿將29U鋼梁固定在拱縮棚的正頂處和開口側(cè)的肩窩處，對29U鋼棚子進(jìn)行加固，然后摘除29U拱縮棚腿子，通過巷道頂?shù)装濉蓭鸵平恳约板^桿托盤應(yīng)力的監(jiān)測，確定支護(hù)的最佳時間（段），再對巷道圍巖關(guān)鍵部位施加高預(yù)應(yīng)力的錨索，使用8米長錨索穿過29U鋼梁預(yù)留孔，用29U鋼梁做為錨索托盤對29U鋼棚梁進(jìn)行加固，使圍巖和支護(hù)體達(dá)到耦合支護(hù)力學(xué)狀態(tài)。

（二）對于交岔點(diǎn)“牛鼻子”采用雙控錨桿支護(hù)法進(jìn)行加固交岔點(diǎn)回風(fēng)道開口后，由于受交接巷道頂板卸壓區(qū)和兩幫的支承壓力區(qū)相互疊合影響，“牛鼻子”為交岔點(diǎn)施工的應(yīng)力最集中的部位，應(yīng)力集中系數(shù)較開鑿前提高40% ～50%。在交岔點(diǎn)的“牛鼻子”部位，巖體兩次遭到爆破作用。因此，交岔點(diǎn)周圍形成裂隙區(qū)的深度，往往增大若干倍，支護(hù)體的承載能力增大后，工作條件惡化。交岔點(diǎn)維護(hù)良好，不僅可以減小高應(yīng)力積聚，而且起到一定的減跨作用。當(dāng)巷道掘到“牛鼻子”處后，設(shè)計(jì)要求采用雙向錨桿加槽鋼穿眼加固“牛鼻子”部位。

（三）施工順序的優(yōu)化。根據(jù)施工過程優(yōu)化原則，采用先加固丁四下延回風(fēng)下山開口處交岔點(diǎn)，后開口施工回風(fēng)道的施工順序。

（四）支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化。巷道交岔點(diǎn)加固支護(hù)參數(shù)的確定，原則上依據(jù)彈塑性理論和圍巖軟化模型，并結(jié)合工程類比方法進(jìn)行確定。

1、錨索。錨索的長度取8m。由于深部工程載荷加大，且有剪應(yīng)力存在，采用Φ17.8mm鋼絞線錨索，樹脂藥卷五個，每根連鎖梁上固定3根，每根梁正中及兩端分別固定一根，錨索間距3m，為對稱布置，由于29U鋼梁預(yù)留孔較大，固定錨索時，可使用錨盤墊在29U鋼梁上，再加鎖頭固定預(yù)緊錨索。

2、錨桿。在交岔點(diǎn)加固中主要起固定29U連鎖梁作用，長度以產(chǎn)生塑性軟化區(qū)的范圍確定，在拱縮棚的正頂處和肩窩位置布置，為了便于固定U鋼梁預(yù)緊螺帽，選用錨桿時可選用Φ20mm×2200mm的螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，每組2根，使用29U卡纜將29U連鎖梁固定在29U鋼棚子上。樹脂藥卷三個，采用加長錨固錨桿。

3、金屬網(wǎng)。軟巖巷道對網(wǎng)的作用要求很高，通過網(wǎng)對巷壁的約束，能夠有效改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，發(fā)揮錨固體的整體效能。

四、支護(hù)效果

從該交岔點(diǎn)采用新支護(hù)方案加固的情況看，支護(hù)狀況良好，近2個月的觀測顯示，巷道兩幫的最大相對移近量僅為75mm，頂?shù)装宓南鄬σ平繛?0mm，最大離層量為10mm，工程圍巖變形已基本穩(wěn)定。實(shí)踐證明，采用錨網(wǎng)（索）噴加U鋼拱縮棚支護(hù)的交岔點(diǎn)，采用29U鋼梁加固的支護(hù)方案較為成功。

五、結(jié)語

（一）錨網(wǎng)噴+U鋼棚雙重支護(hù)體系，開口施工交岔點(diǎn)時，采用29U鋼梁加錨索加固技術(shù)，可有效控制深部交岔點(diǎn)工程的變形，支護(hù)結(jié)構(gòu)合理，可以充分發(fā)揮其支護(hù)的柔性、主動、高強(qiáng)以及讓壓等特點(diǎn)，對復(fù)雜地質(zhì)條件下的軟巖交岔點(diǎn)也是較為適用的。

（二）巖巷交岔點(diǎn)加固的支護(hù)設(shè)計(jì)，應(yīng)通過對其變形力學(xué)機(jī)制的研究，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件確定最優(yōu)的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)和最佳的施工過程設(shè)計(jì)。