鋼筋網(wǎng)、錨索、噴聯(lián)合支護在深部高應力交岔點施工中的應用

平煤股份六礦開拓一隊 張豪雷 屈繼玲 龐洪濤

鋼筋網(wǎng)、錨索、噴聯(lián)合支護在深部高應力交岔點施工中的應用

平煤股份六礦開拓一隊 張豪雷 屈繼玲 龐洪濤

近年來，隨著平媒股份的飛速發(fā)展，平煤六礦加快了礦井新采區(qū)的開拓和延伸，工作面的布置向“深（埋藏深）、遠（位置遠）、大（地壓大）”的方向發(fā)展，面兩巷支護難度加大，支護成本高居不下，前掘后返的問題成了開拓掘進影響生產(chǎn)的關鍵性問題。

鋼筋網(wǎng)、錨噴支護是目前我礦在施工大斷面硐室一種比較常用的巷道施工方法，它所發(fā)揮的懸吊和組合拱作用得到了廣泛認可，但是在地應力集中區(qū)、地質(zhì)條件極差和受動壓影響的地層中，單純錨網(wǎng)噴支護往往阻止不了巷道的圍巖變形、收斂和失穩(wěn)，支護能力仍然顯得不足。平煤股份六礦在戊二三水平戊8-32070機車場交岔點施工中采用了鋼筋網(wǎng)、錨索、噴聯(lián)合技術(shù)，取得了較好效果和經(jīng)驗。

一、支護概況

我礦自建礦以來，片盤交叉點，多數(shù)巖石巷道采用錨噴外，個別交叉點采用架棚支護，特別是近幾年來的二水平的丁二采區(qū)的幾個車場片盤交叉點都有采用36大五節(jié)U型鋼可縮性支護，由于交岔點斷面及跨度都比較大，這種可縮性U型鋼支架結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性不夠理想。這種支護形式的交叉點在應力較大的巷道中1～2年后就收斂變形損壞嚴重，影響安全使用，不得不進行返修。特別是對于跨度較大、圍巖破碎、松動圈大的交叉點來說，這種可縮性U型支架就顯得更加力所不及了。為了實現(xiàn)一次支護即可滿足巷道支護需求，減少巷道返修投入，達到巷道成本的最小化，我們借鑒兄弟礦井及我礦支護的經(jīng)驗，分析設計和施工中存在的問題，找出巷道變形原因，提出針對性支護方案并在實踐中研究應用，有效地控制圍巖變形，增強支護效果，降低支護投入，提高了礦井經(jīng)濟效益。

戊8-32070機車場交叉點，位于三水平戊二采區(qū)軌道下山上部（交岔點的施工位置為寬×高=4 800mm×3 800mm）戊二軌道下山沿戊8煤層，開設層位在戊8煤層頂板中，戊8煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖互層，砂質(zhì)泥巖厚度在6～9m層理較發(fā)育，屬于IV圍巖。交岔點主要服務于戊8-32070工作面掘進和回采期間物料設備運輸和回風，以后還服務于三水平戊二采區(qū)下延部分工作面物料設備運輸?shù)?，服務年?0～15年。交岔點最大跨度9 800mm,最大高度為5 500mm，根據(jù)以往的經(jīng)驗，采用36U型大五節(jié)鋼可縮性支架支護很難滿足安全生產(chǎn)和使用。為解決這一難題必須采取合理支護形式，經(jīng)開礦拓科有關領導及技術(shù)人員研究分析結(jié)合同行業(yè)先進支護手段，決定采取以往的經(jīng)驗交岔點采用鋼筋網(wǎng)錨索、噴聯(lián)合支護，取代傳統(tǒng)的大斷面，軟巖交岔點的U型可縮性支架支護形式。

二、支護技術(shù)與參數(shù)設計

1．支護技術(shù)方案。戊8-32070風車場交叉點服務年限長，加之巷道圍巖破碎，松動圈、壓力大、埋深大及高應力，經(jīng)受采動作用時間較長等因素，只采用錨網(wǎng)噴支護，控制不了巷道的變形破壞。根據(jù)錨索支護的原理和作用，增加錨索支護可對錨網(wǎng)噴支護進行加固補強，方可達到理想的支護目的。施工方案采用三步進行：第一進行拱部破巖、邊支護邊初噴，第二進行開幫支護，第三在進行全面復噴。

2．支護參數(shù)確定。在綜合考慮支護安全、掘進速度和支護成本的情況下，采用了動態(tài)信息設計法進行設計。設計步驟：地質(zhì)力學調(diào)查測試→初始設計→礦壓監(jiān)測→信息反饋→修正設計。在施工地點地質(zhì)力學參數(shù)詳細調(diào)查測試的基礎上，根據(jù)巷道圍巖松動圈支護理論，結(jié)合大量工程實踐經(jīng)驗，提出了巷道支護初始設計。本巷道采用鋼筋網(wǎng)錨索、噴，巷道實際揭露巖性較差時可采取注漿加固措施。

（1）拱部挑頂后支護采用雙層鋼筋網(wǎng)、錨索噴支護方式，采用Φ22mm×2400mm左旋無縱筋高強螺紋鋼錨桿，錨固力達80KN。錨桿間距為700mm×700mm，鋼筋屬網(wǎng)采用6#鋼筋編織的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為80mm×80mm，噴漿厚度不少于150mm，二次開幫鋼筋網(wǎng)噴支護，錨桿規(guī)格Φ22mm×2400mm左旋無縱筋高強螺紋鋼錨桿，錨桿間排距、錨網(wǎng)規(guī)格、錨固長度與拱部相同。底角錨桿與底板平面成25～30°夾角。第三次支護是復噴和打注錨索，復噴厚度70mm，總噴厚度為220mm。

（2）錨索加固補強支護參數(shù)。錨索布置在拱基線以上的輪廓線與巷道線垂直成放射狀。錨索間排距為1 400mm×1 400mm，錨索線采用Φ17.8mm的低松弛預應力鋼絞線制作，長度為8 000mm，錨索漲拉后外露150～250mm，確保錨固力不低于200KN，預應力不低于60KN。

三、交岔點施工

采用YT-28風鉆打眼，放震動炮落巖，風手鎬配合成型，45KW扒斗機裝巖，3噸礦車軌道絞車提升運輸。使用液壓鉆打注錨索，PC5I（B）型噴漿機噴射混凝土，錨索施工時，孔深不小于6.5m，并嚴格按照設計的間排距進行打孔成孔后利用鋼絞線將6卷藥卷逐卷送入孔底后，使用液壓鉆進行攪拌，使鋼絞線緩緩進入眼底，攪拌30～40s后停鉆，停鉆30min后再退鉆，去掉攪拌器，60min后上盤漲緊。

四、支護效果分析

通過對巷道表面位移、頂板離層、錨固力等的監(jiān)測，評價支護效果如下：

1. 在掘進期間，巷道頂板下沉量很小，兩幫移進量最大為5 mm/d。桿桿體基本處于受拉狀態(tài)，經(jīng)測試，所有受測錨桿均未超過屈服極限，說明支護強度可靠，實現(xiàn)了支護目的，確保了安全使用。

2. 頂板離層檢測表明，個別頂板產(chǎn)生離層，為此在部分地區(qū)適當加大錨索的密度，改變支護后，充分利用錨索的懸吊作用，達到很好的支護效果。

3. 減少巷道的維修量，采用鋼筋網(wǎng)、錨索噴聯(lián)合支護的大跨度、大松動圈巷道的交叉點形狀相對穩(wěn)定和完善。支護狀態(tài)好，在整個服務期間可不需要進行大量維修。

五、結(jié)論

改支護方案控制了破碎圍巖高應力條件下的巷道變形量和失修率，克服了深部礦井面臨的地應力高、支護工藝復雜等諸多不利因素，提高了支護結(jié)構(gòu)的整體強度和穩(wěn)定性，巷道斷面收斂量均比以前減少了90%以上，支護效果良好，為下一步施工提供了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗。