軟巖巷道三錨聯(lián)合支護(hù)技術(shù)研究及應(yīng)用

段小凱

（淮北礦業(yè)集團(tuán)許疃煤礦，安徽 蒙城 233500）

0 前言

隨著我國華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤炭需求量日益增加，以致于煤炭回采深度急劇增加。開采深度的增加，也使得巷道支護(hù)難度相應(yīng)的增大，尤其是面臨著軟巖巷道，支護(hù)難度增大更為明顯。國內(nèi)[1-6]外不少專家針對軟巖巷道支護(hù)技術(shù)提供了許多方法及手段，但是針對受附近工作面采動的影響的準(zhǔn)備巷道的支護(hù)方法研究較少，本文結(jié)合淮北礦業(yè)集團(tuán)許疃煤礦82下采區(qū)上部車場的巷道支護(hù)參數(shù)改進(jìn)及其效果檢驗(yàn)提出相應(yīng)的支護(hù)方法，為相類似礦井采動影響下的軟巖巷道支護(hù)提供參考依據(jù)。

1 工程背景

淮北礦業(yè)集團(tuán)許疃煤礦82下采區(qū)上部車場處于二疊系石河子組巖層中，8煤頂板下，埋深-525m，區(qū)段內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造中等復(fù)雜，巷道施工布置范圍內(nèi)主要以粉砂巖、泥巖為主，膠結(jié)性差，層理較發(fā)育，易風(fēng)化，見水膨脹。同時(shí)受到工作面7126及工作面7128回采的影響，具體如圖1所示。

原掘進(jìn)期間巷道采用架29U型鋼棚支護(hù)，巷道形狀為半圓拱型，斷面尺寸為凈寬×凈高=4600mm×3600mm，后期巷道壓力顯現(xiàn)明顯，底鼓、變形嚴(yán)重，變形后斷面最小為凈寬×凈高=3600mm×2800mm，多次采用套U型棚、錨噴修復(fù)，均沒有達(dá)到預(yù)期的支護(hù)效果，現(xiàn)采用三錨聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行修復(fù)，經(jīng)近期巷道圍巖觀測，支護(hù)效果較佳。

2 支護(hù)方案的改進(jìn)

為了解決巷道圍巖本身較為松軟，粘聚力不高的問題。首先在巷道初掘期間，采用高強(qiáng)錨桿進(jìn)行支護(hù)，并噴射混凝土防治其表面巖體風(fēng)化，并及時(shí)給巷道表面巖體施加一定的支護(hù)反力，使其巖體呈現(xiàn)三軸應(yīng)力狀態(tài)。在工作面推進(jìn)一段距離后，圍巖變形破壞，位移釋放呈現(xiàn)出穩(wěn)定趨勢，此時(shí)為巷道支護(hù)最佳時(shí)機(jī)，通過注漿錨索及注漿錨桿將巷道圍巖與錨桿錨索耦合起來，形成一個(gè)完整的支護(hù)體系。下面分布將施工參數(shù)及方案給出：

（1） 第一層錨噴支護(hù)：高強(qiáng)錨桿M22 L=2400mm，鋼筋網(wǎng)選用Ф6mm，規(guī)格為 3000mm×1000mm 鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)孔 150×150mm，搭茬≥150mm，搭茬處采用網(wǎng)鉤自聯(lián)并每隔150mm用12#鐵絲雙股扎接牢固。錨桿間排距：800mm×800mm，每根錨桿用2支Z2550樹脂藥卷，對圍巖裂隙或松散結(jié)構(gòu)進(jìn)行充填粘合，提高圍巖粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，顯著提高圍巖強(qiáng)度同時(shí)為施工錨桿提供可靠錨固基礎(chǔ)。

（2） 第二層錨注一體化注漿支護(hù)：采用Φ17.8 L=4000mm注漿錨索與M22 L=2000mm注漿錨桿間隔布置，注漿錨索、注漿錨桿間排距均為1400mm×1400mm。底板間隔布置注漿錨桿、注漿錨索，鋪設(shè)地坪后注漿。注漿采用42.5硅酸水泥，水灰比（0.7～1）：1，采用定壓注漿，注漿壓力根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)，圍巖裂隙發(fā)育一般1～1.5MPa，裂隙開度較小1.5～2.5MPa，如裂隙發(fā)育，注漿時(shí)漏液無法用棉紗、黃泥封堵可進(jìn)行噴漿封閉后再進(jìn)行注漿。待注漿凝固后緊固尾部螺母。定壓注漿，漿液有效充填裂隙等，保證壁厚密實(shí)，圍巖受壓均勻，避免應(yīng)力集中。

（3） 長錨桿、錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)：錨桿選用M22 L=3600mm高強(qiáng)錨桿，間排距700mm×700mm。與第一層錨噴支護(hù)錨桿間隔布置，螺母扭矩≥300N·m，錨固力≮80k N。錨索選用Φ17.8mm L=6300mm的鋼鉸線，錨索株排距：1600×1400mm，沿巷道中心線對稱布置三道錨索，錨索預(yù)緊力不小于100k N。長注漿錨索、短注漿錨桿進(jìn)行注漿，提升巷道圍巖整體穩(wěn)定性，使巷道圍巖較大范圍內(nèi)形成具有較大強(qiáng)度的承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖自穩(wěn)能力。

通過分析研究采用注漿加固的方式進(jìn)行改進(jìn)，將原有的被動支護(hù)改為主動支護(hù)，充分調(diào)動圍巖的自承能力。綜合上述三錨聯(lián)合支護(hù)方法，保證了巷道的穩(wěn)定性，筆者將其總結(jié)為三級壓力拱。錨索將上層圍巖加固形成具有較強(qiáng)承載力的外壓力拱，長錨桿形成中壓力拱，在外壓力拱與中壓力拱作用下，內(nèi)壓力拱相對承載較小，更利于巷道穩(wěn)定。如圖3所示。

3 支護(hù)效果檢驗(yàn)

82下采區(qū)上部車場在淮北礦業(yè)集團(tuán)許疃煤礦使用過程中，根據(jù)近一個(gè)月巷道變形量連續(xù)觀測顯示，巷道完成一個(gè)月后，巷道頂?shù)装逡平孔畲笾颠_(dá)到5.24mm，在此期間，巷道頂?shù)装逡平孔畲笞冃嗡俣葹?.3mm/d，巷道頂?shù)装逡平孔畲笞冃嗡俣葹?.03mm/d，從圖中

可以看出，巷道頂?shù)装逡平恐饾u變并趨于穩(wěn)定。同樣巷道掘進(jìn)一個(gè)月內(nèi)，兩幫移近量最大值為3.8mm，起初巷道掘進(jìn)完成后，巷道兩幫移近量最大變形速度為0.2mm/d，當(dāng)一個(gè)月穩(wěn)定時(shí)，巷道兩幫移近量變形速度為0.02mm/d，此時(shí)巷道變形已基本穩(wěn)定不再變化，如圖4所示。使用這種支護(hù)后，巷道近期無明顯漿皮開裂，底鼓現(xiàn)象，由此說明三錨聯(lián)合支護(hù)方案很好的解決了采動影響下的準(zhǔn)備巷道支護(hù)問題。

4 總結(jié)

（1） 基于淮北礦業(yè)集團(tuán)許疃煤礦82下采區(qū)上部車場U型棚支護(hù)的巷道變形量較大，反復(fù)刷幫臥底增加成本的工程背景下，分析了巷道變形破壞原因。

（2） 通過分析總結(jié)改進(jìn)后的巷道支護(hù)方案，將其總結(jié)為三錨聯(lián)合支護(hù)，并提出三級壓力拱力學(xué)模型。

（3） 通過現(xiàn)場實(shí)測驗(yàn)證了三錨聯(lián)合支護(hù)方案適用于采動影響下的軟巖巷道支護(hù)，為相類似的礦井的巷道支護(hù)提供參考依據(jù)。

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