9-301運輸中巷“錨網(wǎng)索+鋼棚+噴漿”復(fù)合修復(fù)技術(shù)的實踐

任瑞生

（山西焦煤霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 呂梁 031499）

1 工程概況

呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦地處山西離柳礦區(qū)，可采5上、5、9號煤層，設(shè)計生產(chǎn)能力1000萬t/a。9-301工作面位于10#煤七采區(qū)，地表為高山丘陵區(qū)，工作面標高+867～ +93 m，巷道設(shè)計長度1 605.4 m，煤層平均厚度6.28 m，煤層平均傾角10°，中等地質(zhì)構(gòu)造，煤層中部夾一層碳質(zhì)泥巖?；卷敒樯皫r，直接頂為泥質(zhì)灰?guī)r，偽頂為砂質(zhì)泥巖，直接底為砂質(zhì)泥巖，基本底為砂巖。

9-301運輸中巷直墻半圓拱形，巷道設(shè)計凈寬5200 mm，凈高4000 mm，基于龐龐塔煤礦以往深部軟巖巷道的經(jīng)驗基礎(chǔ)，原支護設(shè)計方案為錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護，頂、幫錨桿全部采用Ф22 mm×2600 mm左旋無縱筋高強度螺紋鋼錨桿，錨桿抗拔力70 kN，配 套150 mm×150 mm×12 mm的 鐵 托板，混凝土噴射強度等級為C20，混凝土噴射厚度120 mm。錨桿采用三花形布置方式，錨桿間距800 mm，排距800 mm。每根錨桿每孔使用1卷MSCK2835型樹脂藥卷和2卷Z2835型樹脂錨固劑，錨桿預(yù)緊力矩不小于450 N·m；金屬網(wǎng)片采用Ф6.5 mm鋼筋制作，網(wǎng)孔規(guī)格100 mm×100 mm，搭接長度150 mm。

9-301運 輸 中巷2019年5月 到2020年7月 的施工過程中，巷道圍巖變形較大，表現(xiàn)為巷道拱頂部頂板變形掉漿皮現(xiàn)象，錨桿脫落、網(wǎng)片撕裂、頂板下沉，底鼓和斷面嚴重變形。針對發(fā)生的問題，2019年7月對拱頂采用Ф17.8 mm×7000 mm錨索進行加強支護，錨索間距1600 mm，排距1600 mm，如圖1。但到了2021年1月期間，9-301運輸中巷305～615 m段又發(fā)生大變形，兩幫最大移近量2400 mm，頂?shù)装遄畲笠平?125 mm，底鼓量1125 mm，原來支護設(shè)計及維修方案已無法保證巷道安全使用，必須對修復(fù)方案進行進一步優(yōu)化改進。

圖1 9-301運輸中巷原錨網(wǎng)索噴支護斷面示意圖（mm）

2 9-301運輸中巷變形原因分析

（1）深部軟巖巷道易變形。9-301運輸中巷為深部軟巖巷道，易變形。潮濕的井下作業(yè)環(huán)境，進一步加劇了圍巖的變形和破碎程度。9-301運輸中巷受采動影響發(fā)生失穩(wěn)，加劇了圍巖變形和破壞。

（2）原有錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護強度低。原錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護方式效果不佳，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明：巷道底鼓和兩幫移近變形大，無法控制巷道圍巖的變形量，支護系統(tǒng)的剛度和強度不能滿足巷道支護需求。

（3）巷道修復(fù)方案不合理。對于巷道底鼓和斷面嚴重變形問題，盡管采用了拱頂Ф17.8 mm×7000 mm錨索加強支護，但一年過后巷道圍巖變形破壞嚴重，拱頂部漿皮開裂、錨桿脫落、網(wǎng)片撕裂、頂板下沉、底鼓和斷面變形等。

3 9-301運輸中巷修復(fù)方案設(shè)計[1-6]

3.1 巷道修復(fù)支護方式的選擇

深井軟弱圍巖巷道的支護采用高強錨桿+預(yù)應(yīng)力錨索支護進行維修加固可行，可改善巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)，可有效地防止巷道的變形。分析9-301運輸中巷返修巷道的實際情況，確定對其采用主被動的“錨網(wǎng)索+鋼棚+噴漿”復(fù)合修復(fù)技術(shù)，即一次支護為錨網(wǎng)索支護，二次支護為“鋼棚+噴漿”支護。

3.2 巷道斷面及支護參數(shù)

修復(fù)巷道設(shè)計凈寬5200 mm，凈高4000 mm，凈斷面積16. 83 m2，采用“錨網(wǎng)索+鋼棚+噴漿”復(fù)合修復(fù)技術(shù)，如圖2。

圖2 “錨網(wǎng)索+鋼棚+噴漿”復(fù)合修復(fù)支護示意圖（mm）

巷道一次支護方式采用“錨網(wǎng)索”支護。錨索規(guī)格為Ф17.8 mm×3500 mm（1×7股鋼絞線），預(yù)應(yīng)力60～100 kN，錨固力不小于200 kN，錨索配置采用300 mm×300 mm×15 mm的鋼板托板及配套鎖具，錨索間排距1600 mm×800 mm，呈“五花眼”布置。采用1卷MSCK2835樹脂藥卷和2卷Z2835樹脂藥卷錨固劑錨固錨索，張緊強度30 MPa，錨索托盤采用16 mm厚200 mm×200 mm方形配套鐵托盤，采用Ф6.5 mm金屬網(wǎng)全斷面掛鋼筋網(wǎng)片，規(guī)格100 mm×100 mm，網(wǎng)片聯(lián)結(jié)方式為搭接，搭接長度150 mm，采用14#鐵絲連接。

巷道二次支護采用“鋼棚+噴漿”支護，鋼棚采用U29型半圓拱形鋼支架，間距為800 mm，鋼棚之間采用8根拉桿固定，在鋼支架棚腿上補打兩根錨桿，錨桿規(guī)格Ф22 mm×2600 mm，每根錨桿采用1卷MSCK2835樹脂藥卷和2卷Z2835樹脂藥卷錨固劑錨固，鋼支架噴漿厚度50 mm。

4 支護效果分析

在2021年4月5日至7月8日期間，對已修復(fù)的9-301運輸中巷的收斂變形情況進行了連續(xù)觀測，觀測結(jié)果見表1。

表1 9-301運輸中巷收斂變形觀測數(shù)據(jù)情況表

從表1結(jié)果可知，9-301運輸中巷修復(fù)后的圍巖變形量較小，沒有發(fā)生明顯變化，修復(fù)和支護方式能較好地控制巷道圍巖，修復(fù)效果理想。

5 結(jié)論

以龐龐塔煤礦9-301運輸中巷為例，對其進行了主被動“錨網(wǎng)索+鋼棚+噴漿”復(fù)合修復(fù)技術(shù)的研究。收斂變形情況連續(xù)觀測結(jié)果表明：9-301運輸中巷巷道圍巖的變形量較小，沒有發(fā)生明顯變化，修復(fù)和支護方式能較好地控制巷道圍巖，修復(fù)效果理想。在軟巖巷道修復(fù)中，一次支護采用“錨網(wǎng)索”支護，可以及時進行二次預(yù)緊，支護效果理想；在二次支護當(dāng)中，架棚的被動支護能起到松幫讓壓效果，維護巷道的穩(wěn)定。主被動的“錨網(wǎng)索+鋼棚+噴漿”的復(fù)合修復(fù)技術(shù)在9-301運輸中巷的應(yīng)用是成功的，有效保障了巷道的安全性。