錨網(wǎng)索、噴技術(shù)在大斷面硐室施工中的應(yīng)用

蘇 永

中煤第一建設(shè)有限公司第十工程處，河北邯鄲 056300

引言

出煤主皮帶是礦井生產(chǎn)的大動(dòng)脈，對(duì)于生產(chǎn)礦井而言，機(jī)頭硐室是安設(shè)皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭、支撐地壓、長(zhǎng)期為井下生產(chǎn)服務(wù)的井下建筑物，其施工質(zhì)量及工期尤為重要，施工支護(hù)設(shè)計(jì)貫穿施工的全過(guò)程，對(duì)工程質(zhì)量及工期，起著決定性作用，因此，支護(hù)方式的選擇，決定了施工質(zhì)量及速度。

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

華晉焦煤公司沙曲礦，隨著北翼膠帶大巷的開(kāi)拓延伸及北翼各采煤工作面的布置，在北翼膠帶大巷原已安裝了一部皮帶機(jī)，因生產(chǎn)需要，礦方臨時(shí)安設(shè)了一部小皮帶與前部皮帶機(jī)接力運(yùn)輸，隨采煤工作面增加，現(xiàn)已無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，急需在北翼膠帶大巷內(nèi)一部皮帶機(jī)以北70m處，安裝二部皮帶機(jī)，與一部皮帶機(jī)接力運(yùn)輸，由于原北翼膠帶大巷的開(kāi)拓延伸時(shí)，二部皮帶機(jī)機(jī)頭硐室位置尚未確定，現(xiàn)急需開(kāi)掘二部皮帶機(jī)機(jī)頭硐室。

1.2 機(jī)頭硐室設(shè)計(jì)

根據(jù)甲方要求：該機(jī)頭硐室按第一部皮帶機(jī)機(jī)頭硐室設(shè)計(jì)施工，機(jī)頭主體硐室南北長(zhǎng)15m，寬5.0m，高5.8m；東西驅(qū)動(dòng)硐室長(zhǎng)14.6m，寬6.0m，高6.0m，設(shè)計(jì)錨桿、砌筑砼支護(hù)，澆注C30砼500mm厚封閉全斷面，要求工期1個(gè)月完工；同時(shí)，要求我項(xiàng)目部可根據(jù)實(shí)際情況，本著施工快、保證工程質(zhì)量調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)方案。

該機(jī)頭硐室施工位置為U29支架支護(hù)巷道，高3.6m，寬4m，需對(duì)原U29支架支護(hù)的北膠大巷進(jìn)行挑頂擴(kuò)幫；此處原支護(hù)的U29支架受地應(yīng)力影響，已發(fā)生變形；巷道頂部為4#煤層，挑頂后該硐室拱部處于4#煤層中，4#煤層全厚4.0m，硐室頂板上余有1.5m厚的煤層，4#煤層較為松軟，4#煤層老頂巖石為泥質(zhì)砂巖，層厚約1.0m，亦較為破碎。

1.3 設(shè)計(jì)更改

該硐室頂板處于煤層中，澆注C30砼，除打錨桿初期支護(hù)外，需要立模、澆注、拆模等工序會(huì)影響工期，澆注C30砼不能及時(shí)對(duì)硐室頂板進(jìn)行永久支護(hù)，施工時(shí)存在安全隱患，且分區(qū)及各工序平行作業(yè)時(shí)間少，也會(huì)影響工期；硐室頂板為復(fù)合型頂板，錨桿大多錨固在煤層中，影響巷道的整體支護(hù)效果；該處原支架發(fā)生變形，存在一定的巷道壓力，澆注C30砼后，硐室也會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂變形現(xiàn)象；再就是臨時(shí)皮帶已安裝，澆注C30砼運(yùn)料困難；鑒于以上原因，改原設(shè)計(jì)錨桿、砌筑砼為錨網(wǎng)索噴、U36可縮性支架聯(lián)合支護(hù)。

經(jīng)施工及觀測(cè)，該支護(hù)效果較好，該硐室至今未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂及變形現(xiàn)象，支護(hù)工藝方案完全可行。

2 施工工藝參數(shù)

硐室施工采用錨網(wǎng)索噴、U36可縮性支架聯(lián)合支護(hù)。

2.1 錨桿

采用左旋螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，規(guī)格為Φ20×2400mm，間排距800×800mm，矩形布置。

2.2 錨索

采用規(guī)格為Φ 1 5.2 4×6 3 0 0 m m鋼絞線，錨深6 0 0 0 m m，間排距為1600×1600mm，每排3根，矩形布置。錨索錨入硐室頂板上堅(jiān)硬的巖層中。

2.3 金屬網(wǎng)

采用規(guī)格為Φ6.5×1700×900mm鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格100×100mm，點(diǎn)焊加工而成，搭接長(zhǎng)度100mm，每200mm用雙股14#鉛絲連接一道。煤層中加掛鋼筋網(wǎng)片。

2.4 噴射砼

強(qiáng)度等級(jí)為C20砼，采用32.5Mpa普通硅酸鹽水泥、中粗河沙、Φ5-10mm石子，砼配比為水泥：沙：石子=1：2：2（體積比），水灰比0.4～0.5，速凝劑在噴漿上料時(shí)摻入，摻入量為水泥重量的3%～5%。噴C20砼300mm厚封閉全斷面。

2.5 支架

采用U36型鋼可縮性支架，間距為600mm（中至中），梁腿搭接400mm，卡纜間距280mm（中至中），卡纜螺栓扭矩不少于196N·m，兩棚腿各打一根Φ20×2400mm鎖腿錨桿固定。

3 施工工藝、方法

3.1 采用短掘短支的方法施工，炮眼深度不超過(guò)1.0m，爆落矸石，采用人工站在有支護(hù)的安全地點(diǎn)，將矸石翻至已安設(shè)的小皮帶上運(yùn)出。

炮后利用液壓點(diǎn)柱及初噴C20砼70mm～100mm厚，作為臨時(shí)支護(hù)，初噴前，先用風(fēng)鎬、手鎬將巷道刷至設(shè)計(jì)尺寸，初噴30分鐘后，掛網(wǎng)打錨桿（索），最后，架設(shè)U36支架，復(fù)噴C20砼累厚300mm成巷。

3.2 打拱部錨桿（索）

放炮后，人員站在有支護(hù)的安全地點(diǎn)，由外向里、由中向兩側(cè)，采用MQT—85C系列1360/3630型錨桿機(jī)、Φ19mm中空六角鋼釬桿、Φ28mm合金剛鉆頭打注頂部錨桿（索），錨桿眼深2350mm，錨索眼深6000mm；鉆完眼后，用錨桿機(jī)安裝頂部錨桿，每眼裝入CK2355錨固劑2卷，首先用錨桿機(jī)把錨桿頂至外露長(zhǎng)度為500mm～600mm時(shí)，再邊頂邊攪拌，由慢到快連續(xù)攪拌20～30秒，使錨桿托盤(pán)緊密貼緊巖面后，停止攪拌30秒后，待錨固劑凝固后，用力距扳手緊固螺母，達(dá)到扭矩力100N·m；錨桿外露在30mm～50mm；錨固力為60KN。

錨索夠一個(gè)排距后，用錨桿機(jī)打、注錨索，鉆完眼后，用錨索將錨固劑送入眼內(nèi)，每眼裝入CK2355錨固劑3卷，配專用錨索注錨器將鋼絞線與錨桿機(jī)對(duì)接，用錨索鉆機(jī)將錨索頂至外露長(zhǎng)1500mm～1800mm時(shí)，開(kāi)機(jī)攪拌，先慢后快，全速攪拌45秒，停止攪拌1分鐘后，收縮錨桿機(jī)，卸下錨索注錨器，上錨索托盤(pán)、鎖具，用錨索張拉器進(jìn)行張拉預(yù)緊，達(dá)到預(yù)緊力80KN，最終錨固力要求在20KN以上；錨索外露長(zhǎng)度應(yīng)控制在250mm～300mm；錨索打在兩排錨桿中間位置。

3.3 打幫錨桿

采用7655型風(fēng)鉆、Φ22mm中空六角鋼鉆桿、Φ28mm“一”字型合金鋼鉆頭配合ZMS60型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)打注幫錨桿，錨桿眼深2350mm；安裝錨桿前必須將眼內(nèi)煤巖粉用壓風(fēng)掃眼器吹干凈，每眼裝入K2355錨固劑2卷，采用ZMS60型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)安裝幫錨桿。

3.4 噴漿

采用PZ—5B型噴漿機(jī)進(jìn)行噴漿，將噴漿機(jī)安設(shè)在北軌大巷與302措施巷岔口處，經(jīng)302措施巷向工作面輸料噴漿，炮后及時(shí)初噴C20砼70mm～100mm厚，封閉巷道圍巖。成巷前，由驗(yàn)收員按設(shè)計(jì)斷面尺寸拉中腰線，檢查未成巷段頂幫尺寸及底角深度是否符合設(shè)計(jì)要求，不符合的必須處理，符合后，用鉛絲定出巷道輪廓線（拱部不少于3根，墻部不少于2根），用高壓水（風(fēng)）沖洗巖面。

噴漿時(shí)，由外向里劃段進(jìn)行，噴槍口距受?chē)娒姹３衷?.8m～1.2m之間，噴頭與受?chē)娒姹M量保持垂直，最小夾角不小于70°。由下向上先基礎(chǔ)，再墻部，后拱肩、頂進(jìn)行噴射，噴頭按直徑200mm呈螺旋式運(yùn)行，一圈壓半圈地均勻緩慢移動(dòng)，如遇凹處應(yīng)先填平后再正常噴射，一次噴厚不超過(guò)100mm，一次噴不夠厚度的部位，間隔噴漿時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)，以增強(qiáng)噴漿層的粘結(jié)性，使噴層成為一個(gè)整體。成巷后要求巷道墻直拱圓，表面平整度不大于50mm，且平、直、光滑，錨桿無(wú)外露。開(kāi)機(jī)順序：開(kāi)風(fēng)—開(kāi)水—開(kāi)噴漿機(jī)—調(diào)整風(fēng)壓、水壓—上料—噴漿；停機(jī)順序：停料—停噴漿機(jī)—關(guān)水—停風(fēng)。

3.5 施工時(shí)，采用分臺(tái)階、分段施工法施工，每4m～5m一段，每段施工先施工硐室拱部，拱部施工完后，再施工兩幫，隨兩幫掘進(jìn)錨噴，隨由外向里逐架拆除原巷道支架，架設(shè)U36支架，架設(shè)支架后，每8m～10m復(fù)噴成巷，噴漿累厚300mm，依此重復(fù)向前施工，形成下一段的拱部施工與前一段下部施工、成巷平行作業(yè)，減少施工用時(shí)。

3.6 施工時(shí)，搭設(shè)雙層工作臺(tái)，第一層工作臺(tái)間作保護(hù)皮帶用，先施工主體硐室部分，由南向北逐段進(jìn)行挑頂擴(kuò)幫，開(kāi)始挑頂擴(kuò)幫5m內(nèi)時(shí)，拆除原巷道支架，由南向北按22°角進(jìn)行挑頂，采用錨網(wǎng)索、噴支護(hù)，噴C20砼累厚300mm封閉全斷面，拱部錨索配16#槽鋼連鎖加固，使該段巷道拱部高度由原3.6m升至硐室位置的高度5.8m，形成喇叭口形狀。

喇叭口處施工完畢后，在每段挑頂擴(kuò)幫施工時(shí)，不拆除原巷道支架，利用原巷道支架作為施工硐室拱部的工作臺(tái)；挑頂擴(kuò)幫施工至東西驅(qū)動(dòng)硐室“十”岔口處時(shí)，在“十”岔口處挑頂后，不拆除原巷道U29支架，作為施工東西驅(qū)動(dòng)硐室拱部的工作臺(tái)，并將該處的U29支架棚腿、梁，利用10#槽鋼連鎖加固，防止歪倒。

南北主體硐室施工后，按錨網(wǎng)索、噴支護(hù)可同時(shí)施工東西兩側(cè)硐室的拱部，拱部施工完后，再施工每側(cè)硐室下部，下部隨掘隨架設(shè)U36支架，最后，噴漿累300mm厚封閉全斷面。

3.7 “十”岔口加固：

該“十”岔口寬5m、長(zhǎng)6m，采用錨網(wǎng)索、噴支護(hù)，考慮“十”岔口面積較大，采用Φ15.24×6300mm錨索與長(zhǎng)3.5m的16#槽鋼梁連鎖進(jìn)行加固，錨索間排距為1600×1600mm，16#槽鋼間距1600mm，共4排，8架16#槽鋼梁，最后噴C20砼累厚300mm封閉。

4 施工組織

4.1 硐室施工時(shí)，有一個(gè)掘進(jìn)隊(duì)進(jìn)行，實(shí)行“三八”作業(yè)制，按工期要求合理安排工作量，每班配驗(yàn)收員一名，監(jiān)督檢查工程施工質(zhì)量，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按作業(yè)循環(huán)施工；另外執(zhí)行隊(duì)干跟班制度，每班有隊(duì)干跟班現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工，檢查處理施工安全隱患。

4.2 激勵(lì)機(jī)制

為確保安全、質(zhì)量、進(jìn)度等各項(xiàng)指標(biāo)的完成，隊(duì)制定了對(duì)班組綜合考評(píng)辦法，確定了各班獎(jiǎng)金基數(shù)，對(duì)以上指標(biāo)的完成，實(shí)行了重獎(jiǎng)、重罰，極大地推進(jìn)了職工的積極性，對(duì)提前安全、保質(zhì)保量地完成該硐室施工，起到了不可估量的效果。

4.3 質(zhì)量要求及保證措施

（1）嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)打眼、裝藥、放炮，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)達(dá)到光爆要求。

（2）打眼前首先要由驗(yàn)收員按中線畫(huà)出巷道輪廓線，點(diǎn)好眼位，安眼位打眼，鉆孔平行巷道軸線，要求打出的眼平、直、齊。

（3）按設(shè)計(jì)的斷面尺寸掘進(jìn)，不準(zhǔn)欠挖，局部超挖不大于200mm。

（4）按設(shè)計(jì)要求打錨桿，打錨桿掛網(wǎng)以前，必須先拉中、腰線檢查巷道毛巷尺寸，符合要求后，由驗(yàn)收員點(diǎn)好眼位，按眼位打眼。

（5）注錨桿前，首先檢查錨桿眼的方向、位置、深度是否符合設(shè)計(jì)要求，待裝藥卷是否硬化、過(guò)期、損壞等，不符合的嚴(yán)禁使用。錨桿孔內(nèi)的煤巖粉必須用壓風(fēng)掃眼器吹洗干凈。

（6）錨桿托盤(pán)必須緊貼巖面，不得松動(dòng)，接觸面達(dá)到80%以上，不得出現(xiàn)點(diǎn)、線接觸；對(duì)不接頂幫的錨桿，要重新補(bǔ)打錨桿。

（7）錨桿孔深不小于桿體有效長(zhǎng)度，且不大于桿體有效長(zhǎng)度30mm，錨桿端部必須推至眼底，尾部外露長(zhǎng)度不大于50mm，

（8）錨桿孔軸向偏差不大于5°，錨桿眼方向應(yīng)與巖層層面、裂隙面成較大角度布置，一般不小于75°，當(dāng)巖層層面、裂隙面不明顯時(shí)與巷道輪廓垂直布置。

（9）錨桿尾部螺母必須用力矩板手?jǐn)Q緊，螺母擰緊力矩必須符合設(shè)計(jì)要求，錨桿均使用一個(gè)加厚螺母，錨桿螺母預(yù)扭矩不得低于100N·m。

（10）嚴(yán)格按砼配合比進(jìn)行拌料，且攪拌均勻，控制好速凝劑的用量。

（11）噴漿前，挖兩幫基礎(chǔ)達(dá)到設(shè)計(jì)深度，用壓風(fēng)水沖洗受?chē)娒妗?/p>

（12）噴漿時(shí)，水灰比要適當(dāng)，嚴(yán)禁有干疤、流淌現(xiàn)象。

（13）復(fù)噴成巷時(shí)，按中、腰線用鉛絲定出巷道輪廓線，復(fù)噴后要求巷道墻直拱圓，表面平整度不大于50mm，且平、直、光滑，錨桿無(wú)外露。

（14）噴漿時(shí)，工作風(fēng)壓不得低于0.4兆帕。

（15）噴層每班灑水養(yǎng)護(hù)1次，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天，7天后，每天灑水養(yǎng)護(hù)1次，持續(xù)養(yǎng)護(hù)28天。

（16）架棚后，由驗(yàn)收員對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行檢查，不合格的應(yīng)進(jìn)行處理：梁和棚腿接口處是否嚴(yán)密吻合，不吻合時(shí)，應(yīng)調(diào)整兩腿傾斜度和方向，嚴(yán)禁有張口、錯(cuò)位現(xiàn)象，保證搭接長(zhǎng)度；梁和腿接口處及棚腿兩端至中線的距離，兩幫是否整齊；支架有無(wú)歪扭、邁步、前傾后仰現(xiàn)象，應(yīng)垂直于巷道頂?shù)装寮茉O(shè)；支架幫頂是否按規(guī)定用C20砼充填密實(shí)、接頂接幫；支架構(gòu)件是否齊全，必須按規(guī)定位置、數(shù)量上齊上全，拉鉤一致；對(duì)因超挖、冒落、片幫超過(guò)500mm以上部位，用C20砼充填接頂接幫，嚴(yán)禁空頂空幫。

（17）掘進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格控制炮眼角度及裝藥量，工作面后第一、二架棚要使用好防倒撐木、拉桿設(shè)施及固定棚腿錨桿，防止蹦倒、崩歪支架。

（18）柱窩深200mm，局部不少于170mm，柱窩必須坐到實(shí)底上，嚴(yán)禁將棚腿架設(shè)在浮矸上。

5 施工效果

通過(guò)采取改變支護(hù)設(shè)計(jì)，根據(jù)地質(zhì)及實(shí)際情況，靈活運(yùn)用了軟巖支護(hù)原理，利用錨索與錨桿耦合支護(hù)作用，增強(qiáng)對(duì)巷道圍巖的懸吊力，利用噴砼、U36可縮性支架支撐，形成了一個(gè)整體卸壓均勻的軟支護(hù)；在硐室煤層中加掛鋼筋網(wǎng)片，增強(qiáng)了噴漿體與煤層粘結(jié)整體性。

利用錨網(wǎng)索、噴支護(hù)，能夠分段施工，保證了施工下部時(shí)人員的安全，硐室下部與上部施工及架棚、噴漿成巷，均可平行作業(yè)，減少了施工用時(shí)，提高了施工速度，取得了良好的施工效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）安全方面：實(shí)現(xiàn)了無(wú)重傷以上事故的目標(biāo)。

（2）質(zhì)量方面：硐室的多個(gè)分項(xiàng)工程被甲方評(píng)定為優(yōu)良工程，自2007年1月底竣工后至今未發(fā)生任何開(kāi)裂、變形等現(xiàn)象。

（3）進(jìn)度方面：該硐室自2007年1月1日至1月29日竣工，由于采用錨網(wǎng)索、噴支護(hù)，能實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，縮短了施工時(shí)間，提前2天完成該硐室施工。

（4）效益方面：僅用了不到一個(gè)月的時(shí)間，就完成了造價(jià)180萬(wàn)該硐室工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，保證了礦方利用春節(jié)放假期間澆注驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)及節(jié)后安設(shè)二部皮帶的正常生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)施。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）采用短掘短支，炮眼深1.0m，增加了施工工序，可考慮中深孔爆破技術(shù)，增加作業(yè)循環(huán)進(jìn)度，同時(shí)，加長(zhǎng)分段施工的掘進(jìn)段，進(jìn)一步提高施工速度。

（2）考慮人工翻矸體力消耗大，可采用耙煤機(jī)、小型耙斗機(jī)等機(jī)械出矸，提高人工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）錨桿長(zhǎng)度2.4m，巷道拱部錨桿大多錨在煤層中，從長(zhǎng)遠(yuǎn)支護(hù)效果上看，可采用長(zhǎng)3m錨桿，錨入煤層頂板巖層中，增強(qiáng)錨固力。

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