新元礦軟巖硐室通道支護方案設計

劉 龍

（陽煤集團宏廈第一建設有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 概況

陽煤新元副井南翼中央軌道大巷硐室通道從7805運輸巷開口，與7805運輸巷成138°30′21″，開口后走19°腰線至設計位置停掘。中央軌道大巷硐室通道掘進段周圍巖性以泥巖為主，巖性為灰白色粗粒砂巖，含石英、長石，鈣質膠結，硬度較小，巖性軟弱遇水膨脹等特點。巖石單軸和三軸抗壓強度低，承載能力較差，屬于破碎性、遇水膨脹性軟巖巷道[1-2]。

中央軌道大巷硐室通道斷面設計為半圓拱形，掘進寬5.5m，高4.25m，直墻高度1.5m。巷道全長122m，其中彎曲巷道21.2m，直巷道100.8m。

中央軌道大巷硐室通道掘進10d內，巷道圍巖變形嚴重，根據井下實地觀測，巷道頂底板最大下沉量可達450mm，威脅到礦井安全生產，部分頂板錨桿被拉斷失效。兩幫出現明顯擠壓變形，最大移近量550mm，軟巖巷道右幫圍巖移近量明顯大于左幫圍巖移近量。

為了保證中央軌道大巷硐室通道安全掘進，需要對中央軌道大巷硐室通道進行錨桿、錨索支護參數的設計。

2 軟巖硐室通道錨桿、錨索支護參數設計

中央軌道大巷硐室通道采用樹脂加長錨固強力錨桿、錨索組合支護系統，圖1為軟巖硐室通道錨桿、錨索布置圖。

（1）拱部支護

錨桿形式、規格及錨固方式：桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼號為500號，長度2.4m，桿尾螺紋M24，樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規格為MSK2335，另一支規格為MSZ2360，鉆孔直徑為Φ30mm，錨固長度為1300mm。錨固力200kN。采用W鋼護板，厚度5mm，寬280mm，長度450mm。采用高強度錨桿螺母為M24×3，配合高強度調心球墊和尼龍墊圈，托盤采用拱型高強度托盤，承載能力不低于30t[3]。錨桿角度：全部垂直頂板打設。錨桿預緊扭矩：≥400N·m，不得超過550N·m。網片規格：采用經緯金屬網護頂，網孔規格為50×50mm，網片規格為5400×1200mm。錨桿布置：錨桿排距1.2m，每排9根錨桿，間距0.9m。

錨索形式與規格：錨索材料為Φ18.9mm，1×7股高強度低松馳預應力鋼絞線，長度6.3m，樹脂加長錨固，采用一支MSK2335和兩支MSZ2360樹脂藥卷錨固，鉆孔直徑Φ28mm，錨固長度1800mm。錨索托盤：采用300×300×16mm高強度可調心托板及配套鎖具[4]，承載能力不低于40t。錨索布置：錨索打設在巷道正中，錨索排距為1.2m。錨索預張力250kN。

（2）巷幫支護

巷幫寬5.5m，直強高1.5m。錨桿形式、規格及錨固方式：桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼號為500號，長度2.4m，桿尾螺紋M24，樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規格MSZ2360，一支規格為MSK2335，鉆孔直徑為Φ30mm，錨固長度為1300mm，錨固力200kN。W鋼護板規格：采用W鋼護板，厚度5mm，寬280mm，長度450mm。錨桿配件：采用高強度錨桿螺母為M24×3，配合高強度調心球墊和尼龍墊圈，托盤采用拱型高強度托盤，承載能力不低于30t。錨桿角度：全部垂直巷幫打設。錨桿預緊扭矩：≥400N·m，不得超過550N·m。網片規格：采用經緯金屬網護幫，網孔規格為50×50mm，網片規格為3000×1200mm。錨桿布置：錨桿排距1.2m，拱基線往下每側布置2根錨桿，間距0.9m。

圖1 軟巖硐室通道錨桿、錨索布置圖

（3）表面噴漿加固

設計方案中噴射混凝土強度是C20，噴射混凝土配比為：水泥:砂子:石子=1:2:2。剛開始噴時可適度減少石子摻量。水灰比為0.4～0.5。原材料按照重量計，稱量的允許偏差值：水泥和速凝劑均為≥2%，砂子和石子均為≥3%。對軟巖硐室通道噴漿厚度為150mm，剛開始噴射混凝土厚度是50～70mm，且要及時進行復噴，進行復噴時間間隔不能超過2h。否則應該使用高壓水重新沖洗受噴面[5]。

3 支護效果監測分析

為了檢驗軟巖巷道掘進支護后的效果，沿軌道大巷硐室通道每60m布置一個觀測點監測軟巖硐室通道圍巖兩幫移近量和頂底板移近量，監測頻率為2d一次，監測時間為75d。圖2為軟巖巷道圍巖位移量及變形速率圖。由圖2可以看出，軟巖硐室通道在掘進前15d變形速度較大，兩幫圍巖移近速度約為8mm/d，頂底板圍巖移近速度約為5mm/d，兩幫圍巖移近速度明顯要大于頂底板圍巖移近速度，隨著掘進后時間的增加，軟巖巷道變形速度開始在40d后逐漸趨于穩定，最終軟巖硐室通道圍巖兩幫圍巖移近量穩定在208mm左右，頂底板圍巖移近量穩定在189mm左右，圍巖變形得到控制，保證了礦井安全生產。

圖2 軟巖巷道圍巖位移量及變形速率