暗斜井新型支護(hù)方案的應(yīng)用研究

武成浩

（晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)金成礦山建筑工程有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

岳城礦材料暗斜井延深段總長113 m，其中延深段長度為93 m，井底加寬段長度20 m，斷面均為半圓拱形。材料暗斜井延深段斷面凈寬3.8 m，毛寬4.0 m，凈高3.5 m，毛高3.6 m，墻高1.6 m，凈斷面積11.75 m2，毛斷面積12.68 m2，下山方向左幫墻體基礎(chǔ)100 mm，右?guī)蛪w基礎(chǔ)300 mm，右?guī)褪┕び兴疁霞芭_(tái)階。材料暗斜井延深段井底加寬段斷面凈寬5.5 m，毛寬5.7 m，凈高4.35 m，毛高4.45 m，墻高1.6 m，凈斷面積20.67 m2，毛斷面積21.87 m2。

為了確保井下施工安全，在施工過程中通常采用全永久支架支護(hù)方案[1]。但該方案支護(hù)時(shí)需要多人同時(shí)作業(yè)，而且在碎裂帶還需要采用加密支護(hù)的方案，支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，支護(hù)效率低，嚴(yán)重影響暗斜井掘進(jìn)效率。結(jié)合井下材料暗斜井的實(shí)際地質(zhì)情況，在充分考慮掘進(jìn)安全和效率的基礎(chǔ)上，提出了錨、網(wǎng)、噴組合支護(hù)系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的方案，有效解決了支護(hù)效率和支護(hù)強(qiáng)度的沖突。自該方案應(yīng)用以來，支護(hù)效率提升37.2%，支護(hù)強(qiáng)度提升2.6%。目前該方案已經(jīng)在岳城礦得到了廣泛的應(yīng)用，取得了極好的效果。

1 錨、網(wǎng)、噴組合支護(hù)工藝方案

為了克服傳統(tǒng)全永久支護(hù)方案下支護(hù)過剩、支護(hù)效率低、轉(zhuǎn)移困難等難題，結(jié)合材料暗斜井延深段實(shí)際地質(zhì)情況和巷道掘進(jìn)需求，提出了采用錨桿、網(wǎng)片、噴漿固化相結(jié)合的組合支護(hù)工藝方案[2]。方案如下：

錨桿布置：每排垂直巷道輪廓線均勻布置11 根錨桿，錨桿間距為0.9 m，排距為1.0 m，起錨高度0.3 m。具體布置方式為：在拱頂中間豎直布置1 根，從中間向兩側(cè)以900 mm 間距垂直巷道輪廓線分別均勻布置3 根錨桿；在巷道幫部每排每幫分別布置2 根錨桿。錨桿采用MSGLW-400-22/2200 型的高強(qiáng)度螺旋鋼錨桿，托盤采用配套的150 mm×150 mm×6 mm 拱形高強(qiáng)度托盤。錨桿錨固方式為樹脂加長錨固，錨固長度為1675 mm，采用一支規(guī)格為K2335（先放）和一支規(guī)格為Z2360（后放）的樹脂錨固劑，錨桿錨固力不小于150 kN，預(yù)緊力矩不小于400 Nm，錨桿螺母以外外露長度為10～50 mm。幫部支護(hù)可滯后工作面3 m，幫部底錨桿可滯后工作面20 m。

錨索布置：在巷道拱頂中間布置一根錨索，錨索排距為2.0 m。錨索采用規(guī)格為SKP22-1/1720 型的錨索，索體為高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，長度7.3 m，公稱直徑22 mm，錨索托盤采用300 mm×300 mm×16 mm 的鋼板及配套鎖具。錨索錨固方式為端錨，采用一支規(guī)格為K2335（先放）和兩支規(guī)格為Z2360（后放）的樹脂錨固劑。鉆孔直徑30 mm，孔深控制在7050～7100 mm，錨固長度為2300 mm，錨索外露長度索具外小于300 mm，錨索預(yù)緊力不小于250 kN。錨索安裝角度與頂板垂直。

網(wǎng)片采用10#鐵絲編織而成的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)孔為50 mm×50 mm，網(wǎng)片采用搭接形式，搭接長度為100 mm，并用16#雙股聯(lián)網(wǎng)絲每隔100 mm一道聯(lián)緊，扭結(jié)圈數(shù)不少于2 圈。該組合支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 優(yōu)化后的巷道頂板支護(hù)方案示意圖

噴漿分為初噴和復(fù)噴，均采用強(qiáng)度等級(jí)為C20的混凝土，噴漿厚度不低于100 mm。C20 噴射混凝土：水泥采用標(biāo)號(hào)不低于42.5#普通硅酸鹽水泥，且無受潮結(jié)塊現(xiàn)象；石子采用粒徑5～10 mm 的清潔石子；砂子采用粒徑0.5～2 mm 的中粗黃砂，無雜物；速凝劑采用有出廠檢驗(yàn)合格證的完好不結(jié)塊的速凝劑。C20 混凝土配合比（質(zhì)量比）水泥:砂:石子=1:2:2，速凝劑的摻量為水泥的4%～6%。

巷道拱部初噴可滯后工作面6 m，幫部初噴可滯后工作面不大于20 m，待巷道施工完畢后或根據(jù)生產(chǎn)組織條件進(jìn)行復(fù)噴成巷。噴漿結(jié)束后兩小時(shí)內(nèi)開始進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，每天必須進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)3 次，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為1 周。

采用錨、網(wǎng)、噴組合支護(hù)工藝方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠根據(jù)巷道實(shí)際情況選擇不同的加強(qiáng)工藝方案，靈活性高，而且由于在穩(wěn)定區(qū)域采用機(jī)械化的網(wǎng)片布置和噴漿加強(qiáng)方案，無需進(jìn)行永久支護(hù)設(shè)備布置。根據(jù)在材料暗斜井延深的實(shí)際應(yīng)用，采用該方案后的支護(hù)效率提升了27.6%，作業(yè)人員可降低45.4%，支護(hù)完成后的巷道穩(wěn)定性并未受到影響，能夠滿足在巷道掘進(jìn)過程中的穩(wěn)定性需求。

2 巷幫支護(hù)方案

錨桿采用MSGLW-400-22/2200 mm 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，托盤采用配套150 mm×150 mm×10 mm 拱形高強(qiáng)度托盤。錨桿錨固方式為樹脂加長錨固，錨固長度不小于1208 mm，采用一支規(guī)格為MSK2335（先放）和一支規(guī)格為MSZ2360（后放）的樹脂錨固劑，錨桿錨固力不小于120 kN，預(yù)緊力矩不小于350 Nm，錨桿螺母以外外露長度不大于50 mm，不小于10 mm。錨索采用SKP22-1/1720/7300 型，長度7.3 m，公稱直徑22 mm，索體為高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。錨索托盤采用規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm 的鋼板及配套鎖具。錨索錨固方式為端錨，采用一支規(guī)格為MSK2335（先放）和兩支規(guī)格為MSZ2360（后放）的樹脂錨固劑，錨索錨固力不小于250 kN。鉆孔直徑為30 mm，孔深控制在7050～7100 mm，錨固長度為2300 mm，錨索外露長度索具外小于300 mm。網(wǎng)片采用JW10/50×50-1.2×10 型的經(jīng)緯網(wǎng)，10#鉛絲編織而成，網(wǎng)孔規(guī)格為50 mm×50 mm，網(wǎng)片采用搭接形式，搭接長度為100 mm，并用16#雙股聯(lián)網(wǎng)絲每隔100 mm 一道聯(lián)緊，并且扭結(jié)圈數(shù)不少于2 圈。錨桿布置時(shí)每排11 根錨桿，排距為1000 mm，間距為1000 mm。錨桿安裝角度全部與巷道輪廓線垂直。

錨索布置時(shí)每排正拱頂布置1 根錨索，排距為2000 mm，該組合支護(hù)方案能夠顯著提升巷幫支護(hù)的安全和穩(wěn)定性。

3 噴漿加強(qiáng)要點(diǎn)

在實(shí)際操作過程中為了確保噴漿的均勻性和噴漿質(zhì)量，需要特別注意噴射時(shí)噴頭移動(dòng)方式[3]，可先向受噴的剛性巖面用左右或上下移動(dòng)的掃射方式噴一薄層，形成一薄塑性層，然后在此薄層上以螺旋狀一圈壓半圈，沿橫向作緩慢的劃圈運(yùn)動(dòng)，劃出的圓圈直徑一般以150 mm 為宜，噴射順序應(yīng)先墻后拱，自下而上，以防止混凝土因自重而產(chǎn)生裂縫和脫落，墻基腳要噴嚴(yán)噴實(shí)，拉開區(qū)段，順次噴完半邊巷道，然后調(diào)轉(zhuǎn)噴頭噴另半邊巷道，最后合攏收頂。若遇光滑巖面，可先薄薄噴上一層砂漿，形成粗糙表面，間隔一段時(shí)間后再噴射。遇有鋼筋時(shí)，應(yīng)采用近距斜向和快速“點(diǎn)射”的方式噴射，以保證鋼筋后面噴射密實(shí)不留空隙。

噴頭一般距噴射點(diǎn)1.2 m，若距離過大，會(huì)使噴射料束分散，以致射搗無力，影響噴射層質(zhì)量和增加回彈量；若距離太近，會(huì)引起灰漿回濺，回彈劇增。噴頭與噴射點(diǎn)的角度在噴射兩幫時(shí)，由下而上噴射，噴混凝土可將噴頭下俯10°～15°，噴漿時(shí)可將噴頭下俯5°～10°，其他方向始終要求噴頭的噴射方向垂直于受噴面。

4 應(yīng)用效果

材料暗斜井延深段在采用新型聯(lián)合支護(hù)工藝后，在頂板處設(shè)置位移監(jiān)測裝置，對(duì)巷道頂板的下沉量進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果如圖2。

由圖2 可知，采用新的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)后，充填體一側(cè)頂板的下沉量先升高，然后在距離工作面140 m 處下沉量達(dá)到最大值約為260 mm。巷幫側(cè)頂板的下沉量是先增加，然后在距離工作面約100 m處開始處于穩(wěn)定狀態(tài)，最大下沉量約為150 mm。根據(jù)對(duì)應(yīng)用以來支護(hù)情況的分析，岳城礦井下支護(hù)效率提升37.2%，支護(hù)強(qiáng)度提升2.6%，顯著提升了煤礦井下的支護(hù)效率和安全性。

圖2 聯(lián)合支護(hù)下頂板下沉量變化曲線

5 結(jié)論

（1）錨網(wǎng)噴組合工藝方案下，支護(hù)效率提升了27.6%，作業(yè)人員可降低45.4%，支護(hù)完成后的巷道穩(wěn)定性并未受到影響，能夠滿足在巷道掘進(jìn)過程中的穩(wěn)定性需求；

（2）巷幫支護(hù)的工藝方案，具有支護(hù)操作簡單、拆卸便捷的特性，能夠確保重點(diǎn)區(qū)域在礦壓波動(dòng)下的支護(hù)穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)頂板垮落、巷幫坍塌事故；

（3）該聯(lián)合支護(hù)方案，能夠?qū)⒕轮ёo(hù)效率提升37.2%，支護(hù)強(qiáng)度提升2.6%，顯著提升了煤礦井下的支護(hù)效率和安全性。