淺析高應力大斷面巖巷交岔點加固技術的應用

摘 "要：為了滿足采區(qū)通風的需要，一般回風巷道施工斷面較大，且巷道位于高應力集中區(qū)，受采動影響和施工擾動影響，巷道多為雙重支護，即錨網噴支護后架拱縮棚支護，因此，對于拱支棚子巷道開口施工交岔點的加固顯得尤為重要，該文根據(jù)施工現(xiàn)場的情況，選擇對應的支護形式和方法對交岔點進行加固。取得了較好的支護效果。

關鍵詞：高應力;大斷面 ;巖巷交岔點;加固技術;

中圖分類號：TD8 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

巖巷交岔點在采區(qū)回風巷道中，是采區(qū)通風的咽喉部位，巷道夾角小，跨度大，服務年限長，支護可靠性程度要求高。靈活運用錨網索+噴混凝土支護技術對交岔點進行加固，已逐漸成為大斷面交岔點支護技術的主流。本文從具體工程實例出發(fā)，通過對交岔點的加固方法的研究，探討高應力集中條件下的大斷面巖巷交岔點支護加固技術的研究與應用。

一、工程背景

該交岔點位于平煤八礦丁四下延采區(qū)回風下山開口向里50米處，與丁四下延回風下山夾角40°施工回風道，為Y形交岔點。工程底板標高-429m，丁四下延回風下山與回風道斷面相同，巷道凈寬×凈高=4.0×3.5m，均采用錨網噴支護。施工地段的巖性主要為泥巖和砂質泥巖。丁四下延回風下山采用錨網噴支護后，由于受附近采動及地應力影響，巖體質量顯著降低，巷道擠壓變形，頂板壓力較為顯著，巷道底鼓、頂板脫皮掉頂嚴重。

二、巷道圍巖性質及變形分析

（一）巷道圍巖性質及附近巷道壓力情況調查 丁四下延回風下山回風道開口位于丁5.6煤層以下，分別為泥巖、砂質泥巖和丁7煤，根據(jù)相鄰巷道（戊四下延軌道、戊四下延回風）實地查看，主要出現(xiàn)了以下幾種變形破壞現(xiàn)象：①兩幫收斂（戊四下延回風上段巷幫最大收縮量達300mm）;②巷道底板為砂質泥巖，遇水易膨脹（戊四下延回風上段最大底臌量達500～800 mm）;③局部地段巷道噴漿層剝落，圍巖外露;④由于受采動影響，地應力作用，巷道變形量較為明顯。上述巖性及附近巷道壓力作用，對于巷道開口施工交岔點難度較大。

（二）交岔點支護機理分析 由于丁四下延回風下山巷道巖性較差，且頂板壓力較大，在采用套架4194拱縮棚支護后，巷道支護效果明顯加強，在開口施工回風道，摘除開口側4194拱縮棚腿子，就會破壞原有4194拱縮棚的支護強度，頂板會出現(xiàn)垂直方向上的頂壓力和徑向方向上的側壓力，出現(xiàn)棚子失衡的現(xiàn)象，減小了開口交岔點的支護強度。

三、交岔點加固機理分析及支護技術參數(shù)

（一）交岔點采用錨索關鍵部位耦合支護技術實施對交岔點的加固丁四下延回風下山回風道開口前，首先使用2200等強錨桿將29U鋼梁固定在拱縮棚的正頂處和開口側的肩窩處，對29U鋼棚子進行加固，然后摘除29U拱縮棚腿子，通過巷道頂?shù)装濉蓭鸵平恳约板^桿托盤應力的監(jiān)測，確定支護的最佳時間（段），再對巷道圍巖關鍵部位施加高預應力的錨索，使用8米長錨索穿過29U鋼梁預留孔，用29U鋼梁做為錨索托盤對29U鋼棚梁進行加固，使圍巖和支護體達到耦合支護力學狀態(tài)。

（二）對于交岔點“牛鼻子”采用雙控錨桿支護法進行加固交岔點回風道開口后，由于受交接巷道頂板卸壓區(qū)和兩幫的支承壓力區(qū)相互疊合影響，“牛鼻子”為交岔點施工的應力最集中的部位，應力集中系數(shù)較開鑿前提高40% ～50%。在交岔點的“牛鼻子”部位，巖體兩次遭到爆破作用。因此，交岔點周圍形成裂隙區(qū)的深度，往往增大若干倍，支護體的承載能力增大后，工作條件惡化。交岔點維護良好，不僅可以減小高應力積聚，而且起到一定的減跨作用。當巷道掘到“牛鼻子”處后，設計要求采用雙向錨桿加槽鋼穿眼加固“牛鼻子”部位。

（三）施工順序的優(yōu)化。根據(jù)施工過程優(yōu)化原則，采用先加固丁四下延回風下山開口處交岔點，后開口施工回風道的施工順序。

（四）支護參數(shù)的優(yōu)化。巷道交岔點加固支護參數(shù)的確定，原則上依據(jù)彈塑性理論和圍巖軟化模型，并結合工程類比方法進行確定。

1、錨索。錨索的長度取8m。由于深部工程載荷加大，且有剪應力存在，采用Φ17.8mm鋼絞線錨索，樹脂藥卷五個，每根連鎖梁上固定3根，每根梁正中及兩端分別固定一根，錨索間距3m，為對稱布置，由于29U鋼梁預留孔較大，固定錨索時，可使用錨盤墊在29U鋼梁上，再加鎖頭固定預緊錨索。

2、錨桿。在交岔點加固中主要起固定29U連鎖梁作用，長度以產生塑性軟化區(qū)的范圍確定，在拱縮棚的正頂處和肩窩位置布置，為了便于固定U鋼梁預緊螺帽，選用錨桿時可選用Φ20mm×2200mm的螺紋鋼等強錨桿，每組2根，使用29U卡纜將29U連鎖梁固定在29U鋼棚子上。樹脂藥卷三個，采用加長錨固錨桿。

3、金屬網。軟巖巷道對網的作用要求很高，通過網對巷壁的約束，能夠有效改善圍巖應力狀態(tài)，發(fā)揮錨固體的整體效能。

四、支護效果

從該交岔點采用新支護方案加固的情況看，支護狀況良好，近2個月的觀測顯示，巷道兩幫的最大相對移近量僅為75mm，頂?shù)装宓南鄬σ平繛?0mm，最大離層量為10mm，工程圍巖變形已基本穩(wěn)定。實踐證明，采用錨網（索）噴加U鋼拱縮棚支護的交岔點，采用29U鋼梁加固的支護方案較為成功。

五、結語

（一）錨網噴+U鋼棚雙重支護體系，開口施工交岔點時，采用29U鋼梁加錨索加固技術，可有效控制深部交岔點工程的變形，支護結構合理，可以充分發(fā)揮其支護的柔性、主動、高強以及讓壓等特點，對復雜地質條件下的軟巖交岔點也是較為適用的。

（二）巖巷交岔點加固的支護設計，應通過對其變形力學機制的研究，并根據(jù)現(xiàn)場實際條件確定最優(yōu)的支護參數(shù)設計和最佳的施工過程設計。