軟巖巷道結(jié)構(gòu)高強(qiáng)穩(wěn)定型支護(hù)技術(shù)及工程應(yīng)用

周斌 淮北市濉溪縣鐵佛鎮(zhèn)臥龍湖煤礦調(diào)度指揮中心 王向國 淮北市濉溪縣鐵佛鎮(zhèn)臥龍湖煤礦生產(chǎn)技術(shù)部

1 前言

目前，國內(nèi)軟巖巷道支護(hù)技術(shù)大多注重提高支護(hù)體的強(qiáng)度和剛度而忽略支護(hù)形成的承載結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，造成圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，自穩(wěn)能力和承載能力較小，使巷道變形嚴(yán)重。臥龍湖煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巷道圍巖以粉砂巖、泥質(zhì)砂巖和泥巖為主，其中-480南翼軌道巷屬于典型的軟巖巷道。該巷道位于105工作面和104工作面之間（如圖1所示），由于受上述工作面回采引起的強(qiáng)烈采動(dòng)影響，該段巷道雖然經(jīng)過2009年一次大修，多次臥底，但是修護(hù)效果不佳，表現(xiàn)在：兩幫位移較大，頂板局部冒落，兩肩窩破壞，底臌嚴(yán)重，給礦井的安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重威脅。因此，必須對(duì)巷道破壞原因進(jìn)行認(rèn)真研究。

圖1 -480南翼軌道巷與工作面相對(duì)位置關(guān)系

2 巷道破壞原因分析

2.1 圍巖呈顯著的軟巖特征

如圖2所示，G28測(cè)點(diǎn)后巷道圍巖巖性由黑色泥巖逐漸過渡到巖漿巖，而通過G29測(cè)點(diǎn)后巷道圍巖巖性又由巖漿巖逐漸過渡至泥巖，通過G30測(cè)點(diǎn)后巷道全斷面處于泥巖中。根據(jù)南翼軌道巷掘進(jìn)過程中揭露的地質(zhì)條件，該段巷道圍巖主要為泥巖，強(qiáng)度較低，自穩(wěn)性差，硬度系數(shù)F=2~5。

圖2 -480南翼軌道巷試驗(yàn)段地質(zhì)素描圖

2.2 采動(dòng)壓力影響

受105工作面和104工作面開采引起的側(cè)向支承壓力作用，巷道圍巖實(shí)際承受的應(yīng)力遠(yuǎn)高于泥質(zhì)巖體自身的強(qiáng)度，而且巷道經(jīng)過多次擴(kuò)修后圍巖更加破碎，松動(dòng)圈擴(kuò)大，巖體強(qiáng)度進(jìn)一步降低，造成巷道變形大，斷面縮小，底鼓嚴(yán)重。

3 高強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型支護(hù)技術(shù)

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件及安全生產(chǎn)需要，2010年臥龍湖煤礦與中國礦大合作，采用高強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型支護(hù)技術(shù)對(duì)-480南翼軌道巷進(jìn)行加固。具體技術(shù)方案如下：

第一，錨桿選用M20L3000mm的左旋無縱筋螺紋等強(qiáng)錨桿，錨桿間排距為800mm×800mm，每根錨桿孔采用2卷Z2350型樹脂錨固劑，加長錨固，兩幫底角錨桿向下扎角30 ，錨桿預(yù)緊力矩≥300N.m，錨固力≥80 KN。并且順巷道方向布置M型鋼帶。具體支護(hù)參數(shù)如圖3所示。

第二，頂、幫均采用φ6mm鋼筋自聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)片長度為1800mm，寬度為900mm；網(wǎng)孔規(guī)格均為100×100mm。

第三，錨桿托盤采用厚度為10mm平托盤，大小為150×150mm。

圖3 支護(hù)斷面圖

第四，錨索支護(hù)作為加強(qiáng)支護(hù)措施，提高了深部圍巖的穩(wěn)定性。錨索規(guī)格為φ17.8×6500mm，每個(gè)錨索孔使用4支Z2350型樹脂錨固劑，加長錨固。

在提高結(jié)構(gòu)補(bǔ)償效果的同時(shí)有效降低支護(hù)成本，采用斷面（一）和斷面（二）交替布置，見圖4、圖5。錨索采用Φ17.8×6500mm鋼絞線，錨索排距1.5m，每根錨索使用4支Z2350型樹脂錨固劑，加長錨固，預(yù)緊力為120KN，錨固力為200KN。

圖4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)償錨索布置斷面（一）

圖5 結(jié)構(gòu)補(bǔ)償錨索布置斷面（二）

在底板錨網(wǎng)索支護(hù)方案中根據(jù)-480軌道巷的跨度，在兩排枕木之間布置底板錨桿（見圖6斷面一），同時(shí)采用底板錨索（見圖7斷面二）進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)償。底板錨桿規(guī)格為M20L3000mm，錨桿或錨索間排距為1.1 m×1.6m，要求錨桿預(yù)緊力矩≥300N.m，錨固力為80KN，底板錨索預(yù)緊力≥120KN。

圖6 底板支護(hù)布置圖（斷面一）

圖7 底板支護(hù)布置圖（斷面二）

為提高深部穩(wěn)定巖體的承載能力，在斷面二中，沿巷道中部布置2根Φ17.8×5000mm錨索，在巷道兩側(cè)底板布置2根Φ20×3000mm錨桿，底板錨索間排距為1.1m×1.6m。同時(shí)，為提高巷道底板的整體穩(wěn)定性，底板錨索、錨桿施工時(shí)配合使用M型鋼帶。底板支護(hù)采用錨索提高底板承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并采用水泥砂漿進(jìn)行錨固，具體技術(shù)措施如下：

第一，為保證底板支護(hù)質(zhì)量，需將底板松散部分臥底后，再施工錨桿錨索；

第二，為防止底板錨桿、錨索孔在施工中塌孔，在底板錨桿、錨索孔附近打底板注漿錨桿。然后對(duì)底板澆注50mm厚的混凝土，封閉底板后進(jìn)行注漿；

第三，注漿結(jié)束后施工底板錨索，鋪設(shè)底板鋼筋網(wǎng)，安裝底板錨索、錨桿、托梁。要求底板錨索預(yù)應(yīng)力≥120KN，底板錨桿預(yù)緊力矩≥300N.m；

第四，對(duì)底板澆注C20砼至設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)將超出底板設(shè)計(jì)標(biāo)高的錨索頭加防護(hù)套，以防傷人。

4 效果分析

建立測(cè)站對(duì)修護(hù)的巷道圍巖表面位移進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)頂板下沉量不到6mm/月，底鼓量不到10 mm/月，兩幫移近量不超過10 mm/月。雖然采用該支護(hù)技術(shù)一次性投入成本較原來的支護(hù)方式有所增加( 增加了二次支護(hù)的材料費(fèi)用) ，但是提高了巷道修護(hù)質(zhì)量，減少了修復(fù)次數(shù)，避免了短期內(nèi)反復(fù)修復(fù)的現(xiàn)象，從而降低了巷道修護(hù)成本。

5 結(jié)論

高強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型支護(hù)技術(shù)采用高強(qiáng)錨、網(wǎng)、索、鋼帶聯(lián)合支護(hù)，并對(duì)支護(hù)承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)償，提高承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，巷道變形得到明顯地控制，斷面變形小，能夠滿足安全生產(chǎn)需要?，F(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐表明：高強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型支護(hù)技術(shù)在軟巖支護(hù)中能夠有效地控制巷道變形，增強(qiáng)圍巖整體承載能力，提高巷道修護(hù)質(zhì)量，避免巷道反復(fù)返修，降低巷道修護(hù)成本，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上均取得了良好效果。