暗斜井新型支護方案的應用研究

武成浩

（晉城無煙煤礦業集團金成礦山建筑工程有限責任公司，山西 晉城 048000）

岳城礦材料暗斜井延深段總長113 m，其中延深段長度為93 m，井底加寬段長度20 m，斷面均為半圓拱形。材料暗斜井延深段斷面凈寬3.8 m，毛寬4.0 m，凈高3.5 m，毛高3.6 m，墻高1.6 m，凈斷面積11.75 m2，毛斷面積12.68 m2，下山方向左幫墻體基礎100 mm，右幫墻體基礎300 mm，右幫施工有水溝及臺階。材料暗斜井延深段井底加寬段斷面凈寬5.5 m，毛寬5.7 m，凈高4.35 m，毛高4.45 m，墻高1.6 m，凈斷面積20.67 m2，毛斷面積21.87 m2。

為了確保井下施工安全，在施工過程中通常采用全永久支架支護方案[1]。但該方案支護時需要多人同時作業，而且在碎裂帶還需要采用加密支護的方案，支護結構復雜，支護效率低，嚴重影響暗斜井掘進效率。結合井下材料暗斜井的實際地質情況，在充分考慮掘進安全和效率的基礎上，提出了錨、網、噴組合支護系統補強支護的方案，有效解決了支護效率和支護強度的沖突。自該方案應用以來，支護效率提升37.2%，支護強度提升2.6%。目前該方案已經在岳城礦得到了廣泛的應用，取得了極好的效果。

1 錨、網、噴組合支護工藝方案

為了克服傳統全永久支護方案下支護過剩、支護效率低、轉移困難等難題，結合材料暗斜井延深段實際地質情況和巷道掘進需求，提出了采用錨桿、網片、噴漿固化相結合的組合支護工藝方案[2]。方案如下：

錨桿布置：每排垂直巷道輪廓線均勻布置11 根錨桿，錨桿間距為0.9 m，排距為1.0 m，起錨高度0.3 m。具體布置方式為：在拱頂中間豎直布置1 根，從中間向兩側以900 mm 間距垂直巷道輪廓線分別均勻布置3 根錨桿；在巷道幫部每排每幫分別布置2 根錨桿。錨桿采用MSGLW-400-22/2200 型的高強度螺旋鋼錨桿，托盤采用配套的150 mm×150 mm×6 mm 拱形高強度托盤。錨桿錨固方式為樹脂加長錨固，錨固長度為1675 mm，采用一支規格為K2335（先放）和一支規格為Z2360（后放）的樹脂錨固劑，錨桿錨固力不小于150 kN，預緊力矩不小于400 Nm，錨桿螺母以外外露長度為10～50 mm。幫部支護可滯后工作面3 m，幫部底錨桿可滯后工作面20 m。

錨索布置：在巷道拱頂中間布置一根錨索，錨索排距為2.0 m。錨索采用規格為SKP22-1/1720 型的錨索，索體為高強度低松弛鋼絞線，長度7.3 m，公稱直徑22 mm，錨索托盤采用300 mm×300 mm×16 mm 的鋼板及配套鎖具。錨索錨固方式為端錨，采用一支規格為K2335（先放）和兩支規格為Z2360（后放）的樹脂錨固劑。鉆孔直徑30 mm，孔深控制在7050～7100 mm，錨固長度為2300 mm，錨索外露長度索具外小于300 mm，錨索預緊力不小于250 kN。錨索安裝角度與頂板垂直。

網片采用10#鐵絲編織而成的經緯網，網孔為50 mm×50 mm，網片采用搭接形式，搭接長度為100 mm，并用16#雙股聯網絲每隔100 mm一道聯緊，扭結圈數不少于2 圈。該組合支護結構如圖1。

圖1 優化后的巷道頂板支護方案示意圖

噴漿分為初噴和復噴，均采用強度等級為C20的混凝土，噴漿厚度不低于100 mm。C20 噴射混凝土：水泥采用標號不低于42.5#普通硅酸鹽水泥，且無受潮結塊現象；石子采用粒徑5～10 mm 的清潔石子；砂子采用粒徑0.5～2 mm 的中粗黃砂，無雜物；速凝劑采用有出廠檢驗合格證的完好不結塊的速凝劑。C20 混凝土配合比（質量比）水泥:砂:石子=1:2:2，速凝劑的摻量為水泥的4%～6%。

巷道拱部初噴可滯后工作面6 m，幫部初噴可滯后工作面不大于20 m，待巷道施工完畢后或根據生產組織條件進行復噴成巷。噴漿結束后兩小時內開始進行灑水養護，每天必須進行灑水養護3 次，養護時間為1 周。

采用錨、網、噴組合支護工藝方案的主要優點在于能夠根據巷道實際情況選擇不同的加強工藝方案，靈活性高，而且由于在穩定區域采用機械化的網片布置和噴漿加強方案，無需進行永久支護設備布置。根據在材料暗斜井延深的實際應用，采用該方案后的支護效率提升了27.6%，作業人員可降低45.4%，支護完成后的巷道穩定性并未受到影響，能夠滿足在巷道掘進過程中的穩定性需求。

2 巷幫支護方案

錨桿采用MSGLW-400-22/2200 mm 高強度螺紋鋼錨桿，托盤采用配套150 mm×150 mm×10 mm 拱形高強度托盤。錨桿錨固方式為樹脂加長錨固，錨固長度不小于1208 mm，采用一支規格為MSK2335（先放）和一支規格為MSZ2360（后放）的樹脂錨固劑，錨桿錨固力不小于120 kN，預緊力矩不小于350 Nm，錨桿螺母以外外露長度不大于50 mm，不小于10 mm。錨索采用SKP22-1/1720/7300 型，長度7.3 m，公稱直徑22 mm，索體為高強度低松弛鋼絞線。錨索托盤采用規格為300 mm×300 mm×16 mm 的鋼板及配套鎖具。錨索錨固方式為端錨，采用一支規格為MSK2335（先放）和兩支規格為MSZ2360（后放）的樹脂錨固劑，錨索錨固力不小于250 kN。鉆孔直徑為30 mm，孔深控制在7050～7100 mm，錨固長度為2300 mm，錨索外露長度索具外小于300 mm。網片采用JW10/50×50-1.2×10 型的經緯網，10#鉛絲編織而成，網孔規格為50 mm×50 mm，網片采用搭接形式，搭接長度為100 mm，并用16#雙股聯網絲每隔100 mm 一道聯緊，并且扭結圈數不少于2 圈。錨桿布置時每排11 根錨桿，排距為1000 mm，間距為1000 mm。錨桿安裝角度全部與巷道輪廓線垂直。

錨索布置時每排正拱頂布置1 根錨索，排距為2000 mm，該組合支護方案能夠顯著提升巷幫支護的安全和穩定性。

3 噴漿加強要點

在實際操作過程中為了確保噴漿的均勻性和噴漿質量，需要特別注意噴射時噴頭移動方式[3]，可先向受噴的剛性巖面用左右或上下移動的掃射方式噴一薄層，形成一薄塑性層，然后在此薄層上以螺旋狀一圈壓半圈，沿橫向作緩慢的劃圈運動，劃出的圓圈直徑一般以150 mm 為宜，噴射順序應先墻后拱，自下而上，以防止混凝土因自重而產生裂縫和脫落，墻基腳要噴嚴噴實，拉開區段，順次噴完半邊巷道，然后調轉噴頭噴另半邊巷道，最后合攏收頂。若遇光滑巖面，可先薄薄噴上一層砂漿，形成粗糙表面，間隔一段時間后再噴射。遇有鋼筋時，應采用近距斜向和快速“點射”的方式噴射，以保證鋼筋后面噴射密實不留空隙。

噴頭一般距噴射點1.2 m，若距離過大，會使噴射料束分散，以致射搗無力，影響噴射層質量和增加回彈量；若距離太近，會引起灰漿回濺，回彈劇增。噴頭與噴射點的角度在噴射兩幫時，由下而上噴射，噴混凝土可將噴頭下俯10°～15°，噴漿時可將噴頭下俯5°～10°，其他方向始終要求噴頭的噴射方向垂直于受噴面。

4 應用效果

材料暗斜井延深段在采用新型聯合支護工藝后，在頂板處設置位移監測裝置，對巷道頂板的下沉量進行監測，結果如圖2。

由圖2 可知，采用新的聯合支護結構后，充填體一側頂板的下沉量先升高，然后在距離工作面140 m 處下沉量達到最大值約為260 mm。巷幫側頂板的下沉量是先增加，然后在距離工作面約100 m處開始處于穩定狀態，最大下沉量約為150 mm。根據對應用以來支護情況的分析，岳城礦井下支護效率提升37.2%，支護強度提升2.6%，顯著提升了煤礦井下的支護效率和安全性。

圖2 聯合支護下頂板下沉量變化曲線

5 結論

（1）錨網噴組合工藝方案下，支護效率提升了27.6%，作業人員可降低45.4%，支護完成后的巷道穩定性并未受到影響，能夠滿足在巷道掘進過程中的穩定性需求；

（2）巷幫支護的工藝方案，具有支護操作簡單、拆卸便捷的特性，能夠確保重點區域在礦壓波動下的支護穩定性，避免出現頂板垮落、巷幫坍塌事故；

（3）該聯合支護方案，能夠將井下支護效率提升37.2%，支護強度提升2.6%，顯著提升了煤礦井下的支護效率和安全性。