二次支護(hù)技術(shù)在軟巖巷道中的應(yīng)用

張兆橋

（中煤能源新疆鴻新煤業(yè)有限公司，新疆 呼圖壁 831200）

0 概述

葦子溝礦回風(fēng)上山聯(lián)絡(luò)巷在施工中，由于在穿B6煤層及B6煤層底板泥巖。煤質(zhì)較軟且容易破碎，煤層頂板泥巖為褶曲構(gòu)造，礦山壓力突顯，煤炮頻現(xiàn)?；仫L(fēng)上山聯(lián)絡(luò)巷在完成錨網(wǎng)噴支護(hù)后，巷道沿煤巖結(jié)合處壓力較大。頂部、肩窩及兩幫幫體斷裂相錯(cuò)相對(duì)發(fā)生位移，底板鼓起，巷道變形嚴(yán)重，直接影響了運(yùn)輸、行人及通風(fēng)安全。

1 二次支護(hù)

巷道開挖后，圍巖由三向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槎驊?yīng)力狀態(tài)。在施工給予初次支護(hù)后，圍巖由于彈性能和塑性能的作用，產(chǎn)生膨脹壓力，進(jìn)行應(yīng)力的重新分配，從而重新達(dá)到新的三向應(yīng)力平衡狀態(tài)。在此階段巷道圍巖變形量較大，達(dá)到一定程度而初次支護(hù)阻力無(wú)法繼續(xù)維持巷道圍巖應(yīng)力平衡時(shí)，巷道就比人受到破壞，此時(shí)必須進(jìn)行二次支護(hù)，提供新的支護(hù)阻力，否則巷道變形到一定程度便會(huì)發(fā)生片幫冒頂現(xiàn)象。

1.1 支護(hù)方式確定

鑒于該巷道變形嚴(yán)重，且有大面積的片幫和冒頂現(xiàn)象，擬采用錨索、U29型鋼聯(lián)合支護(hù)方式，即首先處理片幫冒頂部分，然后刷擴(kuò)至設(shè)計(jì)架棚支護(hù)尺寸，支護(hù)時(shí)嚴(yán)格按照原有支護(hù)設(shè)計(jì)施工兩肩窩加固錨索，使用等級(jí)強(qiáng)度為C25的噴射砼進(jìn)行初噴；最后由外向里架設(shè)U29型鋼拱形支架。

支架拱頂、幫之間覆蓋雙層鋼筋網(wǎng)，兩棚左右肩窩各補(bǔ)打錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，然后使用水泥背板搭接鋪實(shí)，頂部打井字垛用背板與頂板接實(shí)、背牢，金屬網(wǎng)與巷壁之間有縫隙地方使用木楔背牢；幫部采用花背，最后進(jìn)行噴漿按巷道設(shè)計(jì)規(guī)格成巷。

1.2 支護(hù)參數(shù)確定

①錨索及鋼板：錨索選用Φ17.8×8300mm的1860級(jí)鋼絞線；每根錨索采用4卷樹脂錨固劑錨固，CK2335，錨固長(zhǎng)度為1.4m，錨索外露長(zhǎng)度不大于300mm，預(yù)應(yīng)力≥160kN。鋼板采用300×300×16mm的鋼板。

②支架使用U29型鋼制作，棚腿下端焊接鋼板，防止棚腿受壓下沉，規(guī)格為 200×200×10mm 鋼板。

③套棚采用單棚，棚距中-中800mm，支架間采用5根拉桿連接（采用20#圓鋼制作）。接茬搭接長(zhǎng)度500mm，每個(gè)搭接部位采用3付U型卡配以M24mm螺絲固定。棚腿深入底板以下200mm，棚與棚之間采用定位筋連接，每段鋼棚之間為5根定位筋，鋼棚接頂密實(shí)，空隙用鋼筋水泥背板花背，水泥背板規(guī)格為1000×120×60mm。

④鋼筋網(wǎng)采用Φ6.5mm的圓鋼焊制，網(wǎng)片規(guī)格為1800×1000mm，網(wǎng)格為100×100mm,網(wǎng)要壓岔搭接,搭接長(zhǎng)度為100mm，相鄰兩塊網(wǎng)之間要用14#鐵絲連接，連接點(diǎn)要均勻布置，間距200mm。

2 施工方法

（1）提前設(shè)置好中腰線，對(duì)巷道寬度不夠的地段，要用風(fēng)鎬進(jìn)行擴(kuò)幫、拉底。

（2）施工時(shí)，要由外向里逐架進(jìn)行，按中腰線架設(shè)，先挖好兩幫腿窩，腿窩深度200mm，立棚腿、背幫、背頂、打撐桿。挖腿窩時(shí)要找準(zhǔn)腿窩位置，邊挖邊量，深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，上梁、立棚腿時(shí)做到動(dòng)作一致，要有專人照看安全，棚梁上好后，檢查棚子中心是否符合設(shè)計(jì)要求，如有不符立即處理好再進(jìn)行固定，打好撐桿。

（3）支架頂、幫部采用鋼筋網(wǎng)覆蓋，再用鋼筋水泥背板花背，背頂、背幫，背幫時(shí)遇有超挖、欠挖的地段，要先進(jìn)行處理，再用水泥背板背實(shí)。

（4）架棚段兩端頭各三架棚采用錨桿和加板組合固定防倒。在支第一架棚時(shí)，要有專人扶好棚梁、棚腿，待支起第二架棚，背實(shí)頂幫，確保安全后，方可松手。

（5）全部支架架好后，再一次性按設(shè)計(jì)尺寸噴漿成巷。

（6）施工順序：刷擴(kuò)兩幫、拉底→進(jìn)行補(bǔ)打錨索、初噴封閉→放線→立棚腿、棚頂→背幫、背頂→打撐桿→噴漿成巷

3 支護(hù)效果

采用錨索、U型鋼聯(lián)合支護(hù)技術(shù)對(duì)葦子溝礦回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行維修加固后，有效地控制了巷道的頂板下沉和兩幫的內(nèi)移變形，形成了有效的組合平衡拱，為下步施工集中回風(fēng)上山提供了安全保障。

4 軟巖掘進(jìn)巷道頂板控制措施

4.1 控制頂板的必要性

在軟巖巷道掘進(jìn)過(guò)程中，及時(shí)控制頂板是一件十分艱難的過(guò)程，由于掘進(jìn)過(guò)程中，軟巖冒落無(wú)裂縫、無(wú)聲響，隨時(shí)都有掉落的可能，給施工人員安全造成較大的危害；積極控制頂板是解決安全施工的必須條件，在此期間我們采取了多種方法進(jìn)行頂板控制施工。

4.2 保護(hù)頂板增加頂板圍巖的自承力

實(shí)踐證明：最有效的方法是盡可能的采用光面爆破來(lái)掘進(jìn)巷道，用錨噴方式進(jìn)行支護(hù)，以最大限度地保持圍巖的完整和穩(wěn)定性，減少上覆巖層的松弛壓力和對(duì)圍巖原巖應(yīng)力狀態(tài)的擾動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)圍巖頂板的自承能力，使圍巖與支護(hù)共同承載。

4.3 控制軟巖流變，保持支護(hù)長(zhǎng)期穩(wěn)定

在軟巖巷道掘進(jìn)時(shí)都強(qiáng)調(diào)頂板松軟，要求“短掘短砌”巷道掘進(jìn)后立即進(jìn)行永久支護(hù)，此時(shí)軟巖因流變膨脹發(fā)生變形，使剛性支護(hù)沒有達(dá)到強(qiáng)度前就破壞了，對(duì)于軟巖巷道要求及時(shí)支護(hù)達(dá)到封閉圍巖，避免圍巖風(fēng)干吸水膨脹，仰制圍巖流變的擴(kuò)大是很必要的，此時(shí)，最好采用錨噴技術(shù)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)然后利用巷道收斂變形，圍巖壓力和支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用，隨找適合允許的臨時(shí)支護(hù)變形范圍內(nèi)進(jìn)行永久支護(hù)的最佳時(shí)間。

4.4 錨網(wǎng)、噴U型鋼支架聯(lián)合支護(hù)的應(yīng)用

在掘進(jìn)爆破施工采用縮小循環(huán)進(jìn)度，超前撞楔法進(jìn)行支護(hù)及時(shí)控制頂板的冒落；然后進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)控制頂板，加大錨索支護(hù)密度控制頂板，在錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)束后立即進(jìn)行噴漿封閉，避免巖石風(fēng)化吸水膨脹；在漿體的外圍架設(shè)U29鋼拱型支架進(jìn)行永久支護(hù)，支架架設(shè)時(shí)，兩幫各留有200mm壓力釋放緩沖區(qū)，使用軟巖（煤）部分充填，此種聯(lián)合支護(hù)的方法使用后有效的解決了軟巖巷道支護(hù)變形大的問(wèn)題。

5 總結(jié)與體會(huì)

（1）與一次成巷不同的二次支護(hù)，有其合理的科學(xué)依據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生的情況，可以選用錨桿、錨索、架棚等不同方式的聯(lián)合支護(hù)方式。

（2）對(duì)動(dòng)壓巷道維修盡量選在動(dòng)壓來(lái)臨之前，對(duì)可能受到動(dòng)壓影響的巷道進(jìn)行維修加固，不僅可以節(jié)約大量人力物力，而且巷道抵抗動(dòng)壓效果更加明顯。

[1]王仲榮.錨噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在動(dòng)壓巖巷維修中的應(yīng)用[J].河北煤炭，2005（05）.

[2]葦子溝煤礦改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書[Z].2011.