北西回風(fēng)大巷快速掘進(jìn)圍巖控制技術(shù)研究

楊 濤

（陜西彬長(zhǎng)胡家河礦業(yè)有限公司，陜西 長(zhǎng)武 713600）

1 工程概況

陜西彬長(zhǎng)胡家河礦業(yè)有限公司北西回風(fēng)大巷布置于侏羅系中統(tǒng)延安組4 號(hào)煤層上部粗粒砂巖和粉砂巖中，4 號(hào)煤層厚度為5.90～14.10 m，平均厚度10 m。煤層上部為厚1.2 m 的泥巖直接頂，基本頂為厚9.15 m 和3.15 m 的粗粒砂巖和粉砂巖。北西回風(fēng)大巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為3630 m，現(xiàn)已掘進(jìn)至里程3015 m，剩余長(zhǎng)度615 m。大巷東側(cè)為北西膠帶大巷，滯后北西回風(fēng)大巷約280 m 掘進(jìn)，大巷煤柱為40 m，鄰近無(wú)開(kāi)采采區(qū)，鄰近巷道對(duì)該大巷掘進(jìn)無(wú)影響。

因北西回風(fēng)大巷剩余長(zhǎng)度615 m 為全巖巷施工，根據(jù)北西回風(fēng)大巷地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)情況，頂幫巖層較為穩(wěn)定，巷道整體變形量小，可以對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在保證圍巖穩(wěn)定性前提下實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)[1-7]。

2 快速掘進(jìn)支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

2.1 原支護(hù)參數(shù)

北西回風(fēng)大巷斷面為直墻半圓拱形斷面，巷道原支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)。掘?qū)?240 mm，掘高4720 mm，凈寬6000 mm，凈高4600 mm，S掘=25.27 m2，S凈=23.73 m2。巷道頂板采用規(guī)格Φ22 mm×2500 mm 左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為700 mm×800 mm，矩形布置，頂部錨桿固定在8 孔“W”鋼帶孔內(nèi)，“W”鋼帶規(guī)格5100 mm×280 mm×3 mm。頂部錨索采用1×19股高強(qiáng)Φ21.8 mm×7100 mm 鋼絞線，間排距1200 mm×800 mm，“5-2-5”布置。鋼帶以下幫部從底板往上第1、3、5 根錨索選用Φ21.8 mm×3500 mm 錨索，鋼帶以下幫部從底板往上第2、4 根錨索選用Φ15.24 mm×3500 mm 錨索。

2.2 支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

由于巷道圍巖條件的變化，為提高巷道掘進(jìn)速度，對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。圖1 和圖2 為北西回風(fēng)大巷優(yōu)化后支護(hù)斷面和平面圖。具體的支護(hù)參數(shù)如下：

圖1 支護(hù)斷面圖（mm）

圖2 支護(hù)平面圖（mm）

（1）頂部支護(hù)。頂板支護(hù)采用規(guī)格Φ22 mm×2500 mm 左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，間排距為800 mm×900 mm，每排布置7 根錨桿，頂部每排采用3 個(gè)異型鋼帶搭接使用，鋼帶采用4 mm×80 mm×1800 mm 三孔異型鋼帶。托盤(pán)采用Q235 鋼板加工150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盤(pán)，每根錨桿使用1 支K2360 型和1 支Z2360 型樹(shù)脂錨固劑錨固。頂部錨索采用1×19 股高強(qiáng)Φ21.8 mm×7100 mm 鋼絞線，間排距1600 mm×1800 mm，錨索按照“4-0-4”布置，錨索托盤(pán)采用Q235 鋼板加工300 mm×300 mm×16 mm 碟形托盤(pán)，配套使用KM22 鎖具及導(dǎo)向環(huán)，每根錨索使用1 支K2360 型和2 支Z2360 型樹(shù)脂錨固劑錨固。錨索支護(hù)完后用8#鐵絲在鋼絞線位置至少纏繞四圈，兩端固定在頂部鋼筋網(wǎng)片上進(jìn)行防脫落處理，同時(shí)在巷道噴漿前要將錨索頭分股折彎。

（2）幫部支護(hù)。幫部支護(hù)采用規(guī)格Φ22 mm×2500 mm 左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，間排距為800 mm×900 mm，每側(cè)每排布置5 根錨桿，幫部每側(cè)每排采用2 個(gè)異型鋼帶搭接使用，鋼帶采用4 mm×80 mm×1800 mm 三孔異型鋼帶，頂部與幫部異型鋼帶不搭接。托盤(pán)采用Q235 鋼板加工150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盤(pán)，每根錨桿使用1支K2360 型和1 支Z2360 型樹(shù)脂錨固劑錨固。

（3）其他參數(shù)。網(wǎng)片采用Φ6 mm 鋼筋焊網(wǎng)，網(wǎng)幅1100 mm×1700 mm，網(wǎng)格為100 mm×100 mm，搭接長(zhǎng)度為100 mm，使用16#雙股鐵絲隔孔相連，綁扎間距200 mm。巷道噴射混凝土厚度為120 mm 噴砼，強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。水溝凈尺寸規(guī)格為400 mm×400 mm，壁厚及鋪底厚度均為100 mm，水溝砼強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。

3 應(yīng)用效果分析

北西回風(fēng)大巷支護(hù)參數(shù)優(yōu)化后，在巷道3100 m和3250 m 處各布置1 個(gè)測(cè)站來(lái)監(jiān)測(cè)巷道圍巖頂?shù)装搴蛢蓭鸵平?，監(jiān)測(cè)周期為45 d，監(jiān)測(cè)頻率為3 d/次。圖3 和圖4 分別為測(cè)站1 和測(cè)站2 巷道表面位移監(jiān)測(cè)曲線圖。

圖3 測(cè)站1 巷道表面位移監(jiān)測(cè)曲線

圖4 測(cè)站2 巷道表面位移監(jiān)測(cè)曲線

由圖3 和4 可知，測(cè)站1 和測(cè)站2 監(jiān)測(cè)的巷道位移量曲線總體走勢(shì)基本一致，曲線圖表明2 個(gè)測(cè)站都在前7 d 巷道圍巖量增速快，7 d 后圍巖變形量開(kāi)始增長(zhǎng)緩慢，一個(gè)月后開(kāi)始趨于穩(wěn)定。測(cè)站1 頂?shù)装逡平糠€(wěn)定在24 mm，兩幫移近量穩(wěn)定在20 mm；測(cè)站2 頂?shù)装搴蛢蓭妥冃瘟慷夹∮?2 mm。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明北西回風(fēng)大巷頂?shù)装搴蛢蓭蛧鷰r變形幅度較小，圍巖整體穩(wěn)定。再結(jié)合巷道內(nèi)頂板離層儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，頂板離層量為1～3 mm，頂板整體性較好。利用錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)錨索受力情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示頂板錨索承載15 MPa 左右，未出現(xiàn)錨索拉斷現(xiàn)象，表明支護(hù)參數(shù)優(yōu)化后巷道圍巖穩(wěn)定性較好，圍巖變形量小，支護(hù)效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

北西回風(fēng)大巷原支護(hù)錨桿、錨索支護(hù)密度大導(dǎo)致巷道施工進(jìn)度慢，根據(jù)北西回風(fēng)大巷剩余615 m段地質(zhì)條件的改善，優(yōu)化錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)參數(shù)應(yīng)用，巷道圍巖變形幅度較小，頂?shù)装搴蛢蓭妥冃瘟慷夹∮?5 mm，頂板離層量為1～3 mm，優(yōu)化后的支護(hù)參數(shù)既經(jīng)濟(jì)合理又能夠?yàn)橄锏揽焖倬蜻M(jìn)提供安全保證。