平煤股份六礦開拓一隊(duì) 張豪雷 屈繼玲 龐洪濤

鋼筋網(wǎng)、錨索、噴聯(lián)合支護(hù)在深部高應(yīng)力交岔點(diǎn)施工中的應(yīng)用

平煤股份六礦開拓一隊(duì) 張豪雷 屈繼玲 龐洪濤

近年來，隨著平媒股份的飛速發(fā)展，平煤六礦加快了礦井新采區(qū)的開拓和延伸，工作面的布置向“深（埋藏深）、遠(yuǎn)（位置遠(yuǎn)）、大（地壓大）”的方向發(fā)展，面兩巷支護(hù)難度加大，支護(hù)成本高居不下，前掘后返的問題成了開拓掘進(jìn)影響生產(chǎn)的關(guān)鍵性問題。

鋼筋網(wǎng)、錨噴支護(hù)是目前我礦在施工大斷面硐室一種比較常用的巷道施工方法，它所發(fā)揮的懸吊和組合拱作用得到了廣泛認(rèn)可，但是在地應(yīng)力集中區(qū)、地質(zhì)條件極差和受動(dòng)壓影響的地層中，單純錨網(wǎng)噴支護(hù)往往阻止不了巷道的圍巖變形、收斂和失穩(wěn)，支護(hù)能力仍然顯得不足。平煤股份六礦在戊二三水平戊8-32070機(jī)車場(chǎng)交岔點(diǎn)施工中采用了鋼筋網(wǎng)、錨索、噴聯(lián)合技術(shù)，取得了較好效果和經(jīng)驗(yàn)。

一、支護(hù)概況

我礦自建礦以來，片盤交叉點(diǎn)，多數(shù)巖石巷道采用錨噴外，個(gè)別交叉點(diǎn)采用架棚支護(hù)，特別是近幾年來的二水平的丁二采區(qū)的幾個(gè)車場(chǎng)片盤交叉點(diǎn)都有采用36大五節(jié)U型鋼可縮性支護(hù)，由于交岔點(diǎn)斷面及跨度都比較大，這種可縮性U型鋼支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性不夠理想。這種支護(hù)形式的交叉點(diǎn)在應(yīng)力較大的巷道中1～2年后就收斂變形損壞嚴(yán)重，影響安全使用，不得不進(jìn)行返修。特別是對(duì)于跨度較大、圍巖破碎、松動(dòng)圈大的交叉點(diǎn)來說，這種可縮性U型支架就顯得更加力所不及了。為了實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)即可滿足巷道支護(hù)需求，減少巷道返修投入，達(dá)到巷道成本的最小化，我們借鑒兄弟礦井及我礦支護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，分析設(shè)計(jì)和施工中存在的問題，找出巷道變形原因，提出針對(duì)性支護(hù)方案并在實(shí)踐中研究應(yīng)用，有效地控制圍巖變形，增強(qiáng)支護(hù)效果，降低支護(hù)投入，提高了礦井經(jīng)濟(jì)效益。

戊8-32070機(jī)車場(chǎng)交叉點(diǎn)，位于三水平戊二采區(qū)軌道下山上部（交岔點(diǎn)的施工位置為寬×高=4 800mm×3 800mm）戊二軌道下山沿戊8煤層，開設(shè)層位在戊8煤層頂板中，戊8煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖互層，砂質(zhì)泥巖厚度在6～9m層理較發(fā)育，屬于IV圍巖。交岔點(diǎn)主要服務(wù)于戊8-32070工作面掘進(jìn)和回采期間物料設(shè)備運(yùn)輸和回風(fēng)，以后還服務(wù)于三水平戊二采區(qū)下延部分工作面物料設(shè)備運(yùn)輸?shù)?，服?wù)年限10～15年。交岔點(diǎn)最大跨度9 800mm,最大高度為5 500mm，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，采用36U型大五節(jié)鋼可縮性支架支護(hù)很難滿足安全生產(chǎn)和使用。為解決這一難題必須采取合理支護(hù)形式，經(jīng)開礦拓科有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員研究分析結(jié)合同行業(yè)先進(jìn)支護(hù)手段，決定采取以往的經(jīng)驗(yàn)交岔點(diǎn)采用鋼筋網(wǎng)錨索、噴聯(lián)合支護(hù)，取代傳統(tǒng)的大斷面，軟巖交岔點(diǎn)的U型可縮性支架支護(hù)形式。

二、支護(hù)技術(shù)與參數(shù)設(shè)計(jì)

1．支護(hù)技術(shù)方案。戊8-32070風(fēng)車場(chǎng)交叉點(diǎn)服務(wù)年限長，加之巷道圍巖破碎，松動(dòng)圈、壓力大、埋深大及高應(yīng)力，經(jīng)受采動(dòng)作用時(shí)間較長等因素，只采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，控制不了巷道的變形破壞。根據(jù)錨索支護(hù)的原理和作用，增加錨索支護(hù)可對(duì)錨網(wǎng)噴支護(hù)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，方可達(dá)到理想的支護(hù)目的。施工方案采用三步進(jìn)行：第一進(jìn)行拱部破巖、邊支護(hù)邊初噴，第二進(jìn)行開幫支護(hù)，第三在進(jìn)行全面復(fù)噴。

2．支護(hù)參數(shù)確定。在綜合考慮支護(hù)安全、掘進(jìn)速度和支護(hù)成本的情況下，采用了動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)步驟：地質(zhì)力學(xué)調(diào)查測(cè)試→初始設(shè)計(jì)→礦壓監(jiān)測(cè)→信息反饋→修正設(shè)計(jì)。在施工地點(diǎn)地質(zhì)力學(xué)參數(shù)詳細(xì)調(diào)查測(cè)試的基礎(chǔ)上，根據(jù)巷道圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論，結(jié)合大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了巷道支護(hù)初始設(shè)計(jì)。本巷道采用鋼筋網(wǎng)錨索、噴，巷道實(shí)際揭露巖性較差時(shí)可采取注漿加固措施。

（1）拱部挑頂后支護(hù)采用雙層鋼筋網(wǎng)、錨索噴支護(hù)方式，采用Φ22mm×2400mm左旋無縱筋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨固力達(dá)80KN。錨桿間距為700mm×700mm，鋼筋屬網(wǎng)采用6#鋼筋編織的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為80mm×80mm，噴漿厚度不少于150mm，二次開幫鋼筋網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿規(guī)格Φ22mm×2400mm左旋無縱筋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨桿間排距、錨網(wǎng)規(guī)格、錨固長度與拱部相同。底角錨桿與底板平面成25～30°夾角。第三次支護(hù)是復(fù)噴和打注錨索，復(fù)噴厚度70mm，總噴厚度為220mm。

（2）錨索加固補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)參數(shù)。錨索布置在拱基線以上的輪廓線與巷道線垂直成放射狀。錨索間排距為1 400mm×1 400mm，錨索線采用Φ17.8mm的低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，長度為8 000mm，錨索漲拉后外露150～250mm，確保錨固力不低于200KN，預(yù)應(yīng)力不低于60KN。

三、交岔點(diǎn)施工

采用YT-28風(fēng)鉆打眼，放震動(dòng)炮落巖，風(fēng)手鎬配合成型，45KW扒斗機(jī)裝巖，3噸礦車軌道絞車提升運(yùn)輸。使用液壓鉆打注錨索，PC5I（B）型噴漿機(jī)噴射混凝土，錨索施工時(shí)，孔深不小于6.5m，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的間排距進(jìn)行打孔成孔后利用鋼絞線將6卷藥卷逐卷送入孔底后，使用液壓鉆進(jìn)行攪拌，使鋼絞線緩緩進(jìn)入眼底，攪拌30～40s后停鉆，停鉆30min后再退鉆，去掉攪拌器，60min后上盤漲緊。

四、支護(hù)效果分析

通過對(duì)巷道表面位移、頂板離層、錨固力等的監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)支護(hù)效果如下：

1. 在掘進(jìn)期間，巷道頂板下沉量很小，兩幫移進(jìn)量最大為5 mm/d。桿桿體基本處于受拉狀態(tài)，經(jīng)測(cè)試，所有受測(cè)錨桿均未超過屈服極限，說明支護(hù)強(qiáng)度可靠，實(shí)現(xiàn)了支護(hù)目的，確保了安全使用。

2. 頂板離層檢測(cè)表明，個(gè)別頂板產(chǎn)生離層，為此在部分地區(qū)適當(dāng)加大錨索的密度，改變支護(hù)后，充分利用錨索的懸吊作用，達(dá)到很好的支護(hù)效果。

3. 減少巷道的維修量，采用鋼筋網(wǎng)、錨索噴聯(lián)合支護(hù)的大跨度、大松動(dòng)圈巷道的交叉點(diǎn)形狀相對(duì)穩(wěn)定和完善。支護(hù)狀態(tài)好，在整個(gè)服務(wù)期間可不需要進(jìn)行大量維修。

五、結(jié)論

改支護(hù)方案控制了破碎圍巖高應(yīng)力條件下的巷道變形量和失修率，克服了深部礦井面臨的地應(yīng)力高、支護(hù)工藝復(fù)雜等諸多不利因素，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，巷道斷面收斂量均比以前減少了90%以上，支護(hù)效果良好，為下一步施工提供了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。