“全錨索噴注”聯(lián)合支護技術在過大斷層、超長超寬圍巖破碎帶巷道中的應用與探討

張學功

摘 要：淮北礦業(yè)集團童亭煤礦位于淮北平原中部，北距淮北市42 km，東距宿州市30 km。東西走向10 km，南北傾向寬2～4km，礦井面積24.15 km2。自2005年至今已施工的錨噴支護巷道兩萬多米，通過摸索、實踐、總結，目前已形成了一套適應類似地質采礦條件下的巖石巷道的施工經(jīng)驗，但過大斷層、超長、超寬圍巖破碎帶的安全快速施工對童亭礦來說還是一個新的課題，也是新的挑戰(zhàn)。為此礦工程技術人員不斷地研究、探索、實踐、論證，制定了“全錨索噴注”聯(lián)合支護技術，并在過大斷層、超長、超寬圍巖破碎帶巷道中得到了應用，取得很好的效果，實現(xiàn)了安全、快速、高效過大斷層的目標。

關鍵詞：巖巷 支護設計 全錨索支護

中圖分類號：TD26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-0-01

1 工程概況

預應力錨固技術是一種先進的巖土加固技術，特別是對圍巖軟弱、薄弱的部位，采用高預應力全斷面錨索支護技術，預緊力度大幅度的提高，支護效果非常明顯。預應力全錨索支護技術有效地控制了巷道圍巖的變形與破壞，保證了巷道安全使用，滿足了過大斷層、破碎帶巷道安全快速施工的需要。在施工中，改變了傳統(tǒng)的砌碹或架噴注被動支護為主動支護，改善了圍巖結構和應力分布，充分發(fā)揮錨桿、錨索耦合作用及注漿圍巖的自承載能力，為破碎圍巖提供變形性能好、高抗力的結構性約束，使巷道變形得到有效控制。

2 巷道布置、參數(shù)及與F10斷層的位置關系

86大巷東部為84大巷，南部為1042老空區(qū)，北部為1046老空區(qū)，西部為Ⅱ86軌道下山。該巷道為半圓拱形，巷道凈寬4.5 m，凈高3.8 m，錨噴支護。該巷道施工至“拐”點前15 m時，遇到一大斷層，該斷層傾角70 °、落差在40 m左右，斷層帶充填厚達0.7 m松散層，斷層兩邊為薄層狀泥巖，斷層與巷道夾角小、巷道穿層角度小，巷道穿斷層、破碎帶距離長，支護難度極大。此類情況下，通常采取砌碹或架棚注漿支護，但支護形式被動，進度慢，安全可靠性低，復修率高。為安全、快速、高效施工，我們研究、制定了“全錨索噴注”聯(lián)合支護技術，并一次性應用成功，效果顯著。

3 過斷層支護方式和支護參數(shù)

支護方式：錨索+鋼筋網(wǎng)+錨桿+注漿錨桿聯(lián)合支護。支護參數(shù)：拱部全錨索支護，錨索間距0.8 m、排距1 m，每排9根Φ17.8 mm-L9300 mm預應力錨索（保證錨索生根在較堅硬巖石中達1.5 m以上），錨索托盤內(nèi)鋪鋼筋網(wǎng)。兩排錨索間打一排Φ22-L2400 mm高強錨桿，錨桿間距0.7 m，排距1 m，每排10根，錨桿錨索交替布置。幫部采用4根Φ22-L2400 mm高強螺紋鋼錨桿配合Φ6 mm鋼筋網(wǎng)封閉，間排距750 mm。初噴混凝土等級C20，厚50 mm，復噴混凝土，厚100 mm。滯后70 m全斷面注漿加固。破巖方式采用震動性小炮配合風鎬刷大成型，拱部循環(huán)進度500 mm，刷夠一排錨桿或錨索距離后，及時施工錨桿、錨索，保證錨桿索支護距迎頭不大于500 mm，正臺階施工。

4 技術效果分析

4.1 觀測儀器

巷道變形觀測儀器有：KHC測桿、DYS頂?shù)装迨諗克俣葍x；圍巖深部位移觀測使用WBY-10圍巖多點位移計；巷道頂板離層動態(tài)狀況使用LBY-3型頂板離層指示儀；窺視儀。

4.2 觀測方法

4.2.1 巷道表面收斂觀測

86大巷過F10斷層施工期間每5 m設一組觀測站。每天觀測一次，穩(wěn)定后每周觀測一次。

4.2.2 巷道圍巖深部位移觀測

斷層過盤前后每隔5 m，頂板各打三個孔。每個測孔布置三個測點，分別是深基點、淺基點合在深淺基點中間的中基點（深基點據(jù)孔口大于7 m，中基點距孔口4 m，淺基點距孔口3 m）。測站30 d內(nèi)每天觀測一次，后期每周觀測一次。

4.2.3 巷道頂板離層量觀測

過斷層期間每隔10 m沿巷道中心線安設1套離層儀。每個測控布置兩個測點，1個深基點，1個淺基點。其中深基點設置在頂板巖層中距孔口大于5 m，淺基點距孔口2.8 m。測點30 d內(nèi)每天觀測一次，后期每周觀測一次。

4.3 觀測結果

從2012年4月開始，歷經(jīng)4個多月的跟蹤礦壓觀測，巷道兩幫最大位移量為20 mm，頂?shù)装逡平孔畲鬄?5 mm，二次注漿加固后，巷道位移趨于穩(wěn)定。高強度、高預應力“全錨索噴注”為基礎的支護體系可形成可靠的巨厚組合拱結構，發(fā)揮深井高應力軟巖在高效錨固和注漿條件下具有的應力強化性能，保證支護的長期穩(wěn)定。

4.4 結論

根據(jù)現(xiàn)場跟蹤觀測，采用“全錨索噴注”聯(lián)合支護技術后圍巖保持了良好的穩(wěn)定性，頂板及兩幫礦壓顯現(xiàn)比原傳統(tǒng)的“小棚距U型棚”、“砌碹支護”等被動支護，圍巖變化控制明顯得到改善，可見采用“全錨索噴注”支護方式及支護參數(shù)過斷層選擇是可靠的、科學的，達到了預期的效果。通過以上觀測圍巖變形數(shù)據(jù)可得看出該支護形式支護強度高，巷道整體穩(wěn)定性較好，保證了巷道變形量在允許誤差范圍之內(nèi)，保證了施工、使用安全。由此可以得到，“全錨索噴注”聯(lián)合支護在過大斷層有較好的支護效果。

5 經(jīng)濟效益

（1）“全錨索噴注”聯(lián)合支護技術改以往架棚、砌碹等被動支護為主動支護，支護強度高，達到了超前控制頂板作用，安全可靠，杜絕了工傷事故。（2）“全錨索噴注”聯(lián)合支護技術，施工工序簡單，施工進度快。86大巷自采用了“全錨索噴注”過斷層技術工藝后，使成巷速度大幅度提高，圓班進尺4 m以上，較傳統(tǒng)架棚、砌碹施工，效率提高50%以上。（3）傳統(tǒng)的砌碹或“架噴注”支護單價按3萬元/m計算，“全錨索噴注”聯(lián)合支護為1.2萬元/m。優(yōu)化后，共減少投入100多萬元。（4）“全錨索噴注”過斷層聯(lián)合支護技術，有效控制了巷道圍巖變形，杜絕了巷道多次返修現(xiàn)象，減少了巨額返修費，也保障了礦井安全生產(chǎn)。