巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

路志國 張丙泉

摘 要：針對(duì)東灘煤礦采區(qū)回風(fēng)下山巷道埋深大、變形量大的特點(diǎn)，對(duì)巷道圍巖破壞機(jī)理進(jìn)行了理論分析，提出了“錨網(wǎng)索噴+U型棚支架+滯后注漿”聯(lián)合支護(hù)方式?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施該方案后，有效地控制了巷道圍巖的變形破壞，取得了良好的支護(hù)效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合支護(hù);破壞機(jī)理;圍巖控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.072

1 工程概況

采區(qū)回風(fēng)下山、采區(qū)回風(fēng)巷、采區(qū)總回風(fēng)巷：主要擔(dān)負(fù)采區(qū)回風(fēng)任務(wù)，設(shè)計(jì)三條巷道均沿3上煤頂板掘進(jìn)，回風(fēng)下山全長830m;采區(qū)回風(fēng)下山在采區(qū)皮帶下山上變坡點(diǎn)附近向西拐彎改為采區(qū)總回風(fēng)巷，平行于6301工作面順槽，施工1730m后拐彎，與四采南部軌道運(yùn)輸巷平行布置，間距30m，最后與礦井西翼總回風(fēng)巷貫通，形成采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)，采區(qū)總回風(fēng)巷全長2620m;采區(qū)回風(fēng)下山在采區(qū)下部車場(chǎng)附近拐彎后改為六采回風(fēng)巷，全長2020m。六采區(qū)內(nèi)主要含水層自上而下可劃分為：第四系砂層、砂礫層孔隙含水層，侏羅系上統(tǒng)蒙陰組砂巖孔隙裂隙承壓含水層，二疊系山西組3上煤頂、底板砂巖裂隙承壓含水層，石炭系太原組第三層灰?guī)r、第十下層灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層，石炭系本溪組第十四層灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層，以及奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層。

2 破壞機(jī)理

巷道埋深大，掘進(jìn)過程中圍巖應(yīng)力重新分布，巷道變形量大，尤其在過斷層后，頂?shù)装逑鄬?duì)位移量較大達(dá)到350mm，為保證通風(fēng)斷面需進(jìn)行挑頂維修。巷道圍巖變形持續(xù)時(shí)間較長，該巷道巖體具有明顯的流變性，巷道在每月觀察中均存在錨索壓折或錨桿盤壓掉的現(xiàn)象，巷道圍巖的穩(wěn)定性并沒有得到有效的控制。巷道初期變形量較大，巷道建成初期，一周之內(nèi)巷道收縮量達(dá)到400mm，不能起到應(yīng)有的支護(hù)效果。

3 巷道支護(hù)

3.1 支護(hù)方案

根據(jù)礦壓資料的分析、巷道層位關(guān)系和工程類比法確定：巷道采用錨網(wǎng)噴+錨索梁+U36鋼棚+錨索梁+注漿的聯(lián)合支護(hù)方式。錨網(wǎng)噴+錨索梁為一次支護(hù)，U36鋼棚+錨索梁+注漿為二次加固支護(hù)。

采區(qū)回風(fēng)下山支護(hù)斷面為U36鋼棚支護(hù)斷面。一次支護(hù)凈斷面為：凈寬×凈高=5700mm×4350mm，二次支護(hù)凈斷面為：凈寬×凈高=5000mm×4040mm;巷道掘進(jìn)斷面S掘=21.9m?，巷道支護(hù)S凈=17.5m?。

永久支護(hù)參數(shù)的確定：

根據(jù)工程需要一次支護(hù)斷面為凈寬5700mm×凈高4350mm半圓拱形斷面，二次加固采用規(guī)格為5000mm×4040mmU36鋼棚支護(hù)。

錨桿支護(hù)利用工程類比法及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)選擇端錨固法加固頂板，按加固拱原理計(jì)算：

錨桿長度取3m、錨桿直徑取20mm、錨桿間距取0.7m、錨桿排距取0.7m。

根據(jù)以上計(jì)算：

一次支護(hù)采用Φ20mm×3m右旋等強(qiáng)錨桿，間排距700×700mm，

K2360和Z2360錨固劑各一卷進(jìn)行錨固，Φ6鋼筋網(wǎng)，Φ12mm鋼筋梯子梁。頂部施工5排錨索托梁（由巷中向兩側(cè)均勻布置），間排距1.4m×1.4m，錨索Φ21.6mm×12m，每根錨索采用一卷K2360和三卷Z2360進(jìn)行錨固，托梁采用12#工字鋼加固，梁長2.3m，噴C15砼，厚度50mm。

二次支護(hù)采用U36鋼棚，棚腿扎角1.5°，棚距700mm（搭接600mm、使用3道卡纜）均勻布置5道筋笆力，背棚時(shí)預(yù)埋3排T型灌漿管，間排距3.0m×2.8m，拱頂向兩側(cè)均勻布置。架U36鋼棚后，采用6排錨索托梁鎖棚，間排距2.1m×1.4m，錨索為Φ21.6mm×12m，每根錨索采用一卷K2360和三卷Z2360進(jìn)行錨固，托梁采用12#工字鋼加固，梁長2.3m。錨索梁施工后，進(jìn)行噴C15砼，厚度以覆蓋U36鋼棚外沿為準(zhǔn)。

噴漿后方可進(jìn)行灌漿加固，灌漿時(shí)先底部后拱頂，灌漿使用425#水泥，水灰比（質(zhì)量比1.25：1～1：1），灌漿壓力不得小于1.5Mpa。巷道灌漿后，進(jìn)行注漿加固。一次注漿采用Φ26×2000mm注漿錨桿，間排距2.5×2.8m;二次注漿采用Φ26×2800m注漿錨桿，間排距2.5×2.8m，注漿采用425#水泥，水灰比（質(zhì)量比1.42：1），注漿壓力不得小于3.5Mpa;注漿順序由巷底至拱頂。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)措施

（1）灌漿孔、注漿孔。灌漿孔利用架棚期間預(yù)留灌漿管;注漿孔按照設(shè)計(jì)要求，先對(duì)巷道進(jìn)行打眼，并把注漿錨桿固定到所打孔眼內(nèi)，根據(jù)每班注漿情況，確定本班打注漿錨桿數(shù)量，原則上同列錨桿一次可注4根，同排錨桿的注漿順序由巷道下部至拱頂。

（2）注漿工藝流程。把水泥和水倒入儲(chǔ)液箱內(nèi)，使用人工或機(jī)器進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊進(jìn)行注漿。注漿地點(diǎn)與拌料地點(diǎn)間距不得低于5m，注漿人員及拌料人員原則上站在施工地點(diǎn)的巷道上方進(jìn)行作業(yè)，然后由注漿泵吸入泵內(nèi)，通過注漿錨桿（灌漿管）壓注到巷道壁后。

4 支護(hù)成效分析

（1）支護(hù)效果。采用“錨網(wǎng)索噴+U型棚支架+滯后注漿”后，巷道收縮變形量較小，頂?shù)装遄冃瘟亢蛢蓭褪湛s變形量分別小于125mm和100mm，采區(qū)回風(fēng)下山連續(xù)4個(gè)月內(nèi)基本上未發(fā)生變化。

（2）巷道支護(hù)經(jīng)濟(jì)效益。采區(qū)回風(fēng)下山采取原有的支護(hù)方式，巷道每米的材耗為3700元，巷道每米的程造價(jià)為6500元，巷道每米投入為10020元。同時(shí)巷道后期新進(jìn)行人工挑頂及重新錨網(wǎng)支護(hù)每米材耗為1400元，每米修巷的工程造價(jià)為1200元，按照修巷+原有巷道支護(hù)共計(jì)投入13620元/m。采用新型的支護(hù)方式每米的材耗為5000元，巷道每米的工程造價(jià)7214元，合計(jì)投入為12214元/m，同時(shí)后期投入大量人工進(jìn)行修復(fù)，工期受到相應(yīng)的影響。巷道設(shè)計(jì)投入量每米較少1406元，巷道設(shè)計(jì)為650m，累計(jì)少節(jié)約投入費(fèi)用為913900元。

5 結(jié)語

錨網(wǎng)索噴+U型棚支架+滯后注漿的聯(lián)合支護(hù)方式控制了巷道圍巖的穩(wěn)定性，滯后注漿的成功應(yīng)用，大幅改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，巷道圍巖變形量和變形速率得到了有效控制，保障了巷道的安全正常使用。

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作者簡介：路志國（1981-），男，山東鄒城人，本科，工程師，從事煤礦掘進(jìn)管理工作。