矿井深部软岩层巷道支护技术的研究与应用

工程技术　晨工豢技术　１３６　矿井深部软岩层巷道支护技术的研究与应用　康来坡，吕品　（临矿集团菏泽煤电有限公司彭庄煤矿，山东郓城２７４７００）　摘要：目前在众多煤矿的深井巷道支护中，锚杆破断甚至支护体系失效等问题目渐突出。因此，需进一步明确煤矿深部软岩巷道围岩变形破　坏及支护机理，对支护材料和技术进行改进和创新，提出行之有效的支护对策与方法，最终形成适用的深部软岩巷道支护体系。　关键词：软岩巷道；支护技术；研究应用　ＤＯＩ：１０．１６６４０／ｉ．ｃｎｌｄ．３７—１２２２／ｔ．２０１７．０２．１２１　１　工程概况　西翼行人下山位于彭庄煤矿西翼采区，总设计长度共计约１１２９ｍ　（平距），巷道坡度为．７。，该巷道掘进目的是满足西翼采区生产期　间的行人及通风、供风、供排水等要求。　西翼行人下山设计断面为半圆拱型，净宽３６００ｍｍ，净高　３４００ｍｍ，墙净高１６００ｍｍ，荒宽３８４０ｍｍ，荒高３６２０ｍｍ，墙　高１７００ｒｎｍ，锚网喷联合支护，喷射混凝土厚度１２０ｍｍ，Ｓ掘＝　１１．７５ｍ　，Ｓ净＝１０．８５ｍ　，水沟布置在巷道前进方向左帮，净断面规格：　宽×深＝３００×３００ｍｍ。　２工程地质条件　２。１地质构造　西翼行人下山掘进区域主要发育有北东向、近南北向和北西向断　层三组。掘进期间需穿越Ｆ１０、Ｆ９、Ｆ２１支１、Ｆ２１支２等构造５条，　受断层切割破坏，处于断层破碎带的巷道围岩成不规则的弱面结构，　破坏了围岩的整体性和连续性，降低了围岩本身的承载强度。　２＿２水文地质　西翼行人下山在３下煤底部掘进，掘进期间受新生界松散含水层、　二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层、山西组３煤层顶底板砂岩裂隙含水　层的影响，巷道正常涌水量为１６７ｍ　／ｈ，最大用水量为３３４．２８ｍ　／ｈ。　３软岩支护要求　根据岩石力学试验研究，任何岩石在三向应力状态下的强度高于　两向应力状态或单向应力状态下的强度。改善和恢复应力状态的措施　越及时，围岩破裂扩展的程度越轻，围岩的完整性保持得越好，变形　越小，围岩越稳定。为实现上述要求，除巷道开挖后及时安装锚杆外，　就是在安装锚杆时给锚杆施加足够大的预紧力，由于预紧力的存在，　消除了锚杆的初始滑移量，能阻挡围岩开裂、滑动和弱化，锚固范围　内围岩得到强化，能进一步阻止锚固范围外塑性区的扩展。因此，预　紧力越大，塑性区的发展越缓慢，范围越小，围岩越稳定。　４西翼行人下山支护方案　４．１初喷　爆破作业完毕，找掉活矸和达到荒断面设计后，立即对围岩进行　初喷，初喷厚度为２Ｏ～４０ｍｍ，以达到封闭围岩、找平凹凸面的目的。　初喷采用Ｃ２０混凝土。　４．２初次锚网梯喷支护　（１）锚杆。①全断面采用　２Ｏ×２３００ｍｍ高强预应力左旋无纵筋　螺纹钢上丝锚杆（去掉让压环）；②锚杆间排距为１０００×１０００ｍｍ；　每根锚杆采用２块ＭＳＫ２３５０型树脂锚固剂锚固；锚杆抗拔力不小于　２５０ｋＮ，两帮底角锚杆呈３Ｏ。下扎。③锚杆托盘为球形，规格为长×　宽×厚＝１５０×１５０×８ｒａｍ，高强板材冲制而成。　（２）钢筋梯：钢筋梯采用１４＃钢筋焊制而成。钢筋梯垂直于巷　道走向布置，间距ｌＯ００Ｘ　１０００ａｒｍ，钢筋梯搭接１００ｍｍ。　（３）金属网：采用８≠≠铁丝编制而成的经纬网，网格尺寸为　１００Ｘ　１００ａｒｍ，单片网格规为４８００Ｘ　１２００ｍｍ，网片搭接１００ｔｕｒｎ，并用　双股１４＃铁丝拧紧，扣距３００ｍｍ。　（４）喷浆：锚网完毕后实施第二次喷浆，厚度为２Ｏ～３０ｍｍ，　以半覆盖经纬网为宜。二次喷浆有效保护初次支护的锚杆和金属网，　避免爆破作业对其产生震动卸荷影响。　４．３二次耦合支护　（１）位置：距离迎头３Ｏ～４０ｍ的位置。若初次支护段巷道原锚　喷皮子出现鳞、片状剥落现象出现时，观测巷道锚喷层裂缝宽度达到　１～３ｒａｍ，即进入耦合支护的时间；根据巷道表面位移观测，各点变　形量达到设计余量的６０％时，即进入二次耦合支护的时间。　（２）锚杆：采用　２Ｏ　Ｘ　２３００ｍｍ高强预应力左旋无纵筋螺纹钢上　丝锚杆（去掉让压环），间排距为１０００×１０００ｍｍ，二次支护锚杆与　初次支护的锚杆呈“五花　布置。两帮底角锚杆呈３０。下扎。每根锚　杆采用２块ＭＳＫ２３５０型树脂锚固剂锚固。托板用金属托板，规格同上。　（３）金属网：采用６ｒｎｍ冷拔钢筋焊接而成的经纬网，网格尺寸　为１００×１００ｍｍ，单片网规格为２２００×１２００。网片搭接１００ｍｍ，并用　双股１４＃铁丝拧紧，扣距３００ｍｍ。　（４）锚索：①锚索选用直径１７．８ａｒｍ的钢绞线，长度６ｍ，布置　在初次支护两排锚杆中间，每根锚索采用３块ＭＳＫ２３５０型树脂锚固　剂锚固；②因巷道右侧肩窝处变形、破坏较大，所以由巷道中心线　为基准不均衡布置：左侧布置在距离巷道中心线１．Ｓｉｎ处，右侧第１　根距离巷道中心线１．５ｍ，第２根距离第１根ｌｍ处，锚索排距均为　２ｒｎ；③相邻锚索之间用１２＃普通工字钢作为锚索梁。锚索梁长度为　２２００ｍｍ，锚索梁“交错迈步　前进。　（５）终喷：喷射混凝士材料及配比同上，复喷厚度　４０～５０ｍｍ。　（６）底板加固：采用１４＃槽钢作为反底拱梁配合普通　２０Ｘ２２００ｍｍ的螺纹钢锚杆加固，底板挖空部分用Ｃ２０混凝土浇筑。　＝：扶耦台支护锚杆　卸改支护锚耔　图１　西翼行人下山断面二次耦合支护图　５效益分析及结论　掘进迎头实现一次支护后，可进行打眼，同时进行二次耦合支护、　喷浆作业。这样充分的利用了空间，实现了多工序的平行作业，加快　了巷道的施工进度，能有效地缓解采掘关系紧张的局面，增加巷道的　服务年限，取得了良好的经济效益。