軟巖大變形巷道返修的支護方式選定與應用

高 超，姚慶華

（濟寧能源發展集團有限公司霄云煤礦，山東濟寧 272000）

0 引言

霄云煤礦東翼軌道、膠帶大巷為2 采區開拓巷道，大巷均在巖石中掘進。巖性以砂質泥巖、粉砂和細砂為主，硬度一般，個別地段巖石較破碎。掘進期間，巖石堅硬區采用錨網噴支護，破碎區采用錨網噴＋錨索支護。5 a 后，巷道里段巖石破碎區變形、鼓幫、底鼓、頂板下沉，需進行返修。

1 支護方式及效果

（1）支護方式。東翼軌道、膠帶大巷錨網噴支護，巖石破碎區錨網噴+錨索支護。采用Ф20×2400 mm 左旋無縱筋細絲錨桿，錨桿間排距800 mm×800 mm，錨索規格Ф17.8×6500 mm，錨索間排距2000 mm×2000 mm。

（2）支護效果。東翼軌道、膠帶大巷巖石堅硬區未發生明顯變形，支護效果較好；巖石破碎區5 a 內，出現鼓幫、底鼓、頂板下沉變形，變形過大不能滿足使用需求（表1，表2）。

圖1 巷道支護設計

2 巷道變形原因

（1）斷層影響。巷道南側緊鄰DF61 斷層，斷層落差大（0～200）m，與兩巷水平間距（20～120）m，巷道方位角與斷層平行，大巷里段靠近斷層，距離斷層最近間距20 m，受斷層影響巷道局部圍巖節理較發育。

（2）施工工藝及巖性影響。巷道里段巖性以砂質泥巖為主，掘進及支護期間巷道底板水浸，未鋪底處理，導致水沿幫部底角向兩幫滲漏，泥巖遇水易膨脹，造成鼓幫、底鼓。

表1 東翼軌道大巷巷道變形 mm

表2 東翼膠帶大巷巷道變形 mm

3 變形段修復加固原則

（1）堅持“寧可加大一次性投入，確保巷道長期穩定”，避免“追求降低成本、加快修復速度”。

（2）認識現有支護方式與條件不適應、支護系統及施工工藝的弊端，避免施工人員憑經驗作業難以吸收、改進新工藝。

（3）堅持以“錨網索噴”主動復合支護為主，視巷道變形及圍巖條件分地段輔以注漿加固、U 形鋼棚等二次耦合支護施工工藝。

（4）擴修巷道，斷面形狀不一定非要直墻半圓拱形，部分地段可改為圓拱+弧墻+弧底型，適應區域地應力變化，提升支護效果。

4 軟巖大變形返修巷道類別及支護分類

返修巷道的支護設計、參數和施工工藝與新掘巷道不同，考慮返修巷道特點，采取對策（表3）。

表3 返修巷道類別及支護分類

5 返修支護方式

根據巷道圍巖工程地質條件與破壞情況，返修巷道按穩定性與支護強度歸為3 種類型，采取不同支護方式。

（1）垮冒巷道（Ⅴ類）。巷道地質條件較差，導致圍巖過量變形已發生垮冒。采用“錨網噴+U 形鋼索棚+反底拱梁+壁后充填+讓壓+注漿”支護。

（2）特殊巷道（Ⅳ類）。巷道雖然沒發生垮冒，如果返修擴幫擾動，處理不及時，可能導致巷道垮冒。返修時應采取特殊措施，以防發生垮冒。采用“錨網索噴+U 形鋼棚+讓壓+注漿”支護。

（3）一般巷道（Ⅲ類）。上述2 種情況之外的屬于一般返修巷道。巷道存在時間長，圍巖已經產生有害的松動變形，但圍巖工程地質條件較好，圍巖較為穩定。采用“錨網索噴+讓壓+注漿”支護。

6 巷道返復支護參數

6.1 錨桿系統

（1）錨桿桿體。支護采用Ф20×2400 mm 左旋無縱筋高強度細絲錨桿；注漿采用Φ22×2400 mm 錨桿。

（2）錨桿間排距。支護采用800 mm×900 mm 錨桿，注漿采用1600 mm×1800 mm 錨桿。

（3）錨桿托盤規格。150 mm×150 mm×10 mm 方形托盤；部分地段及部位附加木托盤200 mm×200 mm×50 mm。

（4）金屬網。采用≥Φ6 mm 的冷拔鋼筋焊接網，網孔100 mm×100 mm；相鄰兩網片之間搭接長度100 mm，用鐵絲均勻連接。

（5）鋼筋梯。采用Φ14 mm 鋼筋焊制，頂、幫壓茬搭接牢固，底板處理時使用十字搭接。

（6）樹脂藥卷。MSK2550，MSCK2535 各1 卷。

6.2 錨索系統

（1）錨索規格。拱頂Φ17.8×6500 mm，Φ17.8×8000 mm，Φ17.8×10000 mm，幫底Φ17.8×5000 mm。

（2）錨索間排距。1800×1800 mm。

（3）錨索托盤規格。長×寬×厚：200 mm×95 mm×20 mm。

（4）錨索布置。沿巷道軸向交錯邁步布置。

（5）錨索梁。采用12#槽鋼制作，長度2400 mm。

（6）樹脂藥卷。MSCK2535 型1 卷、MSK2550 型2 卷。

6.3 反底拱梁

采用2800 mm 長的U29 形鋼彎制而成，彎曲段曲線半徑700 mm，每架由2 段組成，搭接長度400 mm。

6.4 U 形鋼棚

采用U29 形鋼制作，鋼棚結構“1 梁2腿”，1 個棚梁、2 個棚腿為1 架，棚腿底部焊制300 mm×300 mm×10 mm 鋼板，搭接處采用卡纜固定，搭接長度470 mm；棚腿底部向上500 mm，2300 mm 分別施工2 根錨桿配合卡纜與幫部圍巖固定成一體，棚梁中部與棚腿固定方式相同，棚梁與頂板圍巖固定成一體；棚距為900 mm。

圖2 U 形鋼棚斷面

6.5 噴漿

采用C20 混凝土分兩次施工，擴修刷幫至設計斷面后初噴50 mm，施工完錨桿和錨索后復噴70 mm。

6.6 注漿

巷道支護噴漿完畢，施工注漿錨桿進行注漿，一般巷道注漿材料采用水泥漿+水玻璃；特殊巷道及垮冒巷道采用有機化學材料（如浮固德）；注漿終止壓力（1.5～2）MPa。

6.7 支護施工要求

（1）施工順序。初噴鋪網+鋼筋梯+錨桿（錨索+梁）或（U 形鋼棚），復噴。

（2）設計預緊力。錨桿安設預緊力≥（3～4）t，安裝扭矩≥260 N·m，錨索安設預緊力≥（8～10）t。

（3）嚴格按設計角度施工巷道底板、底角錨桿（索）眼，安裝錨桿（索）前進行清孔，保證錨固質量。

（4）頂部錨索梁安裝時，受錨桿影響，可偏離拱部中心線（3～5）cm，沿軸向相鄰兩組交叉邁步布置。

7 結束語

根據軟巖段巷道不同的變形及受地應力影響，選定支護方式返修變形巷道，抓好施工質量，采取注漿加固巷道周圍圍巖，加強返修后的巷道穩定性，返修2 a 后，未出現明顯變形。