陳燦亭 程 政 宋曉寒 薛華俊

(1．鄭州煤炭工業(yè)(集團)有限責任公司，河南鄭州 450000; 2．中國礦業(yè)大學(北京)力學與建筑工程學院，北京 100083)

深井巖巷二次錨噴支護技術研究

陳燦亭1程 政1宋曉寒1薛華俊2

(1．鄭州煤炭工業(yè)(集團)有限責任公司，河南鄭州 450000; 2．中國礦業(yè)大學(北京)力學與建筑工程學院，北京 100083)

基于快速掘進施工角度考慮，對現(xiàn)場施工提出了二次錨噴支護技術，現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，該技術可以減少首次錨噴支護作業(yè)的工作量，減少迎頭支護作業(yè)的時間，采用二次支護后，不僅西四軌道平巷掘進速度提高了近30%，也解決了深井巷道的圍巖支護難題。

深井巖巷，優(yōu)化支護，快速掘進，二次錨噴支護

0 引言

隨著開采深度的增加，深部圍巖處于高地應力和圍巖性質(zhì)復雜多變的環(huán)境中，對支護工藝和材料、施工質(zhì)量要求很高，傳統(tǒng)的一次錨噴支護技術已經(jīng)遠不能夠滿足深部軟巖巷道的支護要求，巷道圍巖破壞嚴重。為此，廣大學者提出了二次支護的方法。所謂二次支護就是開巷以后分兩次(有時可三次或多次)對巷道進行支護，又稱為先柔后剛支護。一次支護的目的在于及時封閉和隔離圍巖以防止巷道周邊懸露面上個別巖石脫落，同時又對巖石初期位移給以一定限制，因此支護應在開巷后盡早進行。但“支架—圍巖”系統(tǒng)的力學平衡并不能在一次支護的作用下完成，故圍巖在一次支護的作用下，允許產(chǎn)生一定的變形量，從而使部分圍巖內(nèi)部能量得以釋放，二次支護待圍巖變形和能量釋放到一定程度后進行。二次支護的目的在于促使圍巖進一步趨于平衡，以保證巷道使用期間穩(wěn)定性和確保工作安全［1-4］。

1 工程概況

李糧店煤礦位于河南省新鄭市和莊鎮(zhèn)寺前劉村南，屬于年產(chǎn)量240萬t的在建大型礦井，距鄭州市約50 km，距新鄭市約11 km，交通非常便利。李糧店煤礦西四軌道平巷斷面為直墻半圓拱形，巷道凈寬5．2 m，凈高4．4 m，最初采用的支護形式為：錨桿選用φ20×2 000 mm樹脂錨桿，每根錨桿用兩卷k2350樹脂藥卷，錨桿間距700 mm，排距700 mm，三花布置;網(wǎng)片采用φ6．5 mm× 2 000 mm×1 000 mm金屬網(wǎng)，網(wǎng)格 100 mm，網(wǎng)片搭接長度為150 mm，接槎處每隔300 mm用14號鐵絲連接。巷道噴射混凝土厚度設計為150 mm。采用“二次錨噴支護技術”，其永久支護參數(shù)不變，施工機具不變，只是改變了其施工工藝和作業(yè)方式，兩次支護拱頂錨桿布置如圖1所示。

2 支護工藝研究

2．1 一次支護

由于方案中單循環(huán)進尺達到2．0 m，最大空頂距為2．3 m～2．7 m、最小空頂距為0．3 m。為保證施工工作的順利進行及工作面工人的安全，解決空頂距過大的問題，需要采取專門的臨時支護措施：放炮完畢之后待炮煙散盡，工作人員在班長的帶領下進入工作面，用長柄工具處理掉頂板、工作面的危巖活石，再檢查放炮效果，查看是否有殘炮、瞎炮，如有嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》第342條進行處理，再全面檢查巷道斷面是否滿足設計要求，局部欠挖處用風鎬或手鎬進行處理，最后進行第一次支護。

第一次支護只施工拱頂錨桿，采用“五花”布置先打第一排錨桿，錨桿間距1 400 mm×700 mm(掛網(wǎng)或錨索托盤)，錨桿布置完畢之后進行初噴，厚度50 mm，拱部及兩幫必須全部噴漿封閉。

2．2 二次支護

第二次支護在距迎頭30 m之后，大約滯后7 d～10 d進行。第二次支護主要完成巷道拱頂錨桿、幫部錨桿和復噴成巷工作。進行巷道二次支護作業(yè)施工，需要工人搭建臨時施工作業(yè)平臺進行錨桿施工。臨時施工作業(yè)平臺可以借助于皮帶機和礦車進行搭建。若皮帶距離巷道幫部較近，作業(yè)空間不夠，可以把臨近皮帶一側(cè)的巷道幫部錨桿在耙矸機前部進行;若能平移耙矸機，留出作業(yè)空間為好。

1)頂錨桿布置：補打拱頂錨桿，補打間排距為1 400 mm× 1 400 mm，最終達到設計要求：間排距為700 mm×700 mm。2)幫錨桿布置：兩幫采用螺紋鋼錨桿，兩幫錨桿每排各打兩根，呈矩形布置。3)復噴厚度為100 mm，最終達到設計支護厚度150 mm，符合巖巷質(zhì)量標準化的要求。

3 二次支護的施工質(zhì)量要求

1)初期支護。采用初噴作臨時支護。初噴厚度不小于50 mm，初凝20 min后進行打、安錨桿及拼裝。錨桿間排距一般為1．0 m ～1．6 m。

2)一次支護。按作業(yè)規(guī)程規(guī)定的距離和噴漿厚度完成第一次噴漿支護。第一次支護必須進行拉線噴漿，在拱頂、拱肩、拱基處拉線，不少于5條，使巷道成形光滑、平整、無急角。錨桿錨固力巖層中不小于130 kN，煤層中不小于70 kN，預緊力均不小于400 N·m。錨桿外漏長度為20 mm～50 mm。網(wǎng)間10號鐵絲扭結(jié)，間距200 mm。錨桿眼必須符合設計要求，與巷道輪廓線或巖層面的夾角不得小于75°。安裝錨桿前用牙縫將錨桿孔吹干凈，盡量將巖面找平，使托盤緊貼巖層面。錨固劑必須裝填至眼底，攪拌時間40 min，完畢后用專用探測桿檢查錨固段位置，錨固段距眼口深度不大于1．2 m，不小于0．9 m，若不符合要求必須及時補打。一次噴漿厚度達不到要求，嚴禁進行二次支護。在一次噴漿支護時，要將里層錨桿拴鐵絲引出噴層之外，作為布置外層錨桿的標志，并用作二次支護時拴金屬網(wǎng)。

3)二次支護。一般在距迎頭50 m～100 m(時間在20 d～30 d左右)的范圍內(nèi)進行(具體距離由各礦根據(jù)巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律在作業(yè)規(guī)程中規(guī)定)，二次支護的錨桿要按里層錨桿所留標志五花布置。安裝二次錨桿時用托盤把網(wǎng)壓緊，并用預留的鐵絲拴網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)之間每隔200 mm扭接一處，然后噴漿蓋網(wǎng)。二次噴漿厚度為20 mm～40 mm，要起到防銹作用。

4)兩幫最下邊的一排錨桿，距底板距離不大于200 mm，必須呈30°～45°打入。

5)兩幫噴漿必須有不小于100 mm的基礎(設計有水溝一側(cè)除外)，噴射混凝土前，必須清洗巖幫，清理浮巖，噴射均勻，無裂隙，無“穿裙，赤腳”現(xiàn)象，噴射混凝土強度不低于C18，噴漿后嚴格灑水養(yǎng)護噴層。

6)永久水溝的施工。a．迎頭掘進時，應把水溝一并打眼放炮帶出。b．在一次支護段，要把水溝荒斷面掘出。c．永久水溝施工要在二次支護后進行。靠巷幫一側(cè)必須補打一排錨桿，金屬網(wǎng)要壓入最下一排錨桿，然后澆筑水溝混凝土。

每班對所打錨桿抽樣進行錨固力檢查，試驗后，應及時重新擰緊螺母;如果發(fā)現(xiàn)錨桿失效應及時重新補打。

4 巖巷錨噴支護結(jié)構的優(yōu)化

李糧店西四回風大巷設計采用錨網(wǎng)噴支護形式，錨桿間排距為700 mm×700 mm，錨桿規(guī)格為φ20×2 400 mm螺紋鋼錨桿，錨桿墊板規(guī)格長×寬×厚=120 mm×120 mm×10 mm，網(wǎng)片采用φ6．5 mm×2 000 mm×1 000 mm金屬網(wǎng)，網(wǎng)格100 mm，網(wǎng)片搭接長度為150 mm。

網(wǎng)在支護結(jié)構中的作用主要體現(xiàn)圍護錨桿間的圍巖，防止小塊松散巖石掉落，也可用作噴射混凝土的配筋;同時，被錨桿拉緊的網(wǎng)還能起到聯(lián)系各錨桿組成支護整體的作用。各種網(wǎng)負擔的松散巖石的荷載主要取決于錨桿間距大小?？梢姡谕暾暂^好的頂板條件下，網(wǎng)的作用可以忽略。另外，對鐵絲網(wǎng)的施工耗掉大量施工時間，制約了支護速度的提高，間接影響了巷道掘進速度。

通過調(diào)研和現(xiàn)場試驗，在頂板條件較好的地段，采用大托盤替代網(wǎng)和小墊板的支護結(jié)構形式，大托盤為錨索用的400 mm× 400 mm×10 mm的托盤，如圖2所示。

圖2 支護結(jié)構

采用新的支護結(jié)構后，支護強度不僅得到了提高，而且支護的施工速度較錨網(wǎng)噴支護速度有了顯著提高。

5 結(jié)語

李糧店煤礦西四軌道平巷通過現(xiàn)場試驗，重點對巖巷的二次錨噴支護工藝技術進行了研究，二次錨噴支護技術不僅對西四軌道平巷深部圍巖支護效果顯著，圍巖變形較小，而且掘進速度提高了近30%;并且通過對原來的支護設計結(jié)構形式進行優(yōu)化，在頂板條件較好的巷道地段，采用大托盤替代原來的錨桿墊板和鋼筋網(wǎng)，不僅提高了支護強度，而且加快了支護速度，保證了安全生產(chǎn)，效益明顯。

［1］劉 高，王小春，聶德新．金川礦區(qū)地下巷道圍巖應力場特征及演化機制［J］．地質(zhì)災害與環(huán)境保護，2002，13(4)：40-45．

［2］夏永軍，楊慧明，唐 兵．煤巷炮掘過程圍巖應力場演化規(guī)律的數(shù)值研究［J］．礦業(yè)安全與環(huán)保，2010，37(3)：1-4．

［3］王光穎．巷道圍巖應力場分布分析方法探討［J］．煤炭科學技術，2003，31(7)：44-46．

［4］郭喜峰．復雜地質(zhì)條件巖體應力場分析研究［D］．武漢：長江科學院，2009．

Technology research on secondary bolt-shotcrete support in deep rock roadway

CHEN Can-ting1CHENG Zheng1SONG Xiao-han1XUE Hua-jun2

(1．Zhengzhou Coal Industry(Group)Co．，Ltd，Zhengzhou 450000，China; 2．School of Mechanics＆ Civil Engineering，China University of Mining＆ Technology(Beijing)，Beijing 100083，China)

According to rapid excavation，this paper puts forward secondary bolt-shotcrete support to field construction．The results showed that secondary bolt-shotcrete support technology could reduce the workload of first bolt-shotcrete support and the time of driving face support．Secondary bolt-shotcrete support could not only improve 30%of Xisi track driving speed，but also solved the difficult problem of deep roadway．

deep rock roadway，optimized support，rapid excavation，secondary bolt-shotcrete support

U455．482

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.010

1009-6825(2013)10-0062-02

2013-01-30

陳燦亭(1966-)，男，高級工程師; 程 政(1978-)，男，工程師; 宋曉寒(1987-)，男，助理工程師;薛華俊(1989-)，男，在讀碩士