孟相勇 孫宏權(quán) 李業(yè)君

（1.河南煤業(yè)化工集團永煤公司 陳四樓煤礦，河南 永城 476600 2.河南煤業(yè)化工集團永煤公司生產(chǎn)部，河南 永城 476600）

陳四樓煤礦位于河南省永城市，是河南煤業(yè)化工集團永煤公司的第一對生產(chǎn)礦井，1997年正式投產(chǎn)。北部東翼行人下山是為該礦十四采區(qū)服務(wù)的行人、進風(fēng)巷道，斷面形式為直墻半圓拱，主要斷面規(guī)格為3600mm×3300mm。該掘進工作面巖性為砂質(zhì)泥巖及細粒砂巖。巷道設(shè)計支護形式采用錨網(wǎng)噴支護，錨桿間排距為800×800mm，頂部仍采用Φ20×2200mm的左旋螺紋鋼高強錨桿，兩幫采用Φ18×2200mm的左旋螺紋鋼高強錨桿，未施工錨索。巷道掘進期間將揭露DNF41正斷層，該斷層走向為88°，傾角75°，落差10m。巷道過斷層破碎帶期間，巷道圍巖松軟破碎，層理傾角較大，裂隙發(fā)育，無淋水，巖石堅固性系數(shù)f值為4～6，存在頂板下沉或冒落的可能，不利于后期的行人安全，因此需對過斷層破碎帶區(qū)段巷道進行加固處理。

1 原設(shè)計支護方案及分析

1.1 原設(shè)計支護方案

巷道設(shè)計過斷層破碎帶期間采用29U型鋼棚+大眼網(wǎng)+噴漿支護，架棚規(guī)格3600×3300mm，棚距700mm，每架棚子由1節(jié)頂梁及2節(jié)棚腿組成，搭接處使用三個卡纜固定牢固，每架棚布置8塊連接板，緊固有效。全斷面鋪設(shè)金屬網(wǎng)片，金屬網(wǎng)由φ6mm鋼筋焊接而成，規(guī)格 2000×1000mm，網(wǎng)目 100×100mm，搭接100mm，扎絲間距200mm，扎絲采用雙股14#鐵絲。噴射混凝土厚度以棚梁外露50mm為準(zhǔn)，砼標(biāo)號C20。

1.2 支護方案分析

1.2.1 架棚支護優(yōu)劣分析

優(yōu)點：架棚支護屬被動支護，主要優(yōu)點有承載力強，能有效抵抗軟巖巷道中的圍巖動壓力，以保持巷道形狀。

缺點：①U型鋼棚由于是被動承載，在圍巖產(chǎn)生一定量的變形后才能起到支撐作用，不能及時有效支護圍巖，不安全因素多；②斜巷施工時，人員搬運U型鋼棚困難，職工勞動強度大且存在不安全因素；③架設(shè)U型鋼棚效率較低，影響工作面快速掘進，制約單進提高；④U型鋼棚造價高，而且鋼棚致使噴漿回彈率高，增加了巷道支護成本。

1.2.2 現(xiàn)場情況分析

結(jié)合已掘平行巷道北部東翼軌道下山過DNF41斷層破碎帶期間經(jīng)驗：巷道通過斷層破碎帶期間采用架設(shè)29U型鋼棚支護，雖圍巖較破碎、裂隙發(fā)育，但該區(qū)域過斷層期間無淋水、巖石無膨脹性，后期架棚區(qū)段巷道變形量＜50mm，正常支護與架棚交界處變形量亦＜80mm。鑒于該區(qū)段巖石破碎但無膨脹性，巷道圍巖變形量不大（架棚及前后區(qū)段圍巖變形量均小于200mm），可以嘗試在該區(qū)域進行錨網(wǎng)梁噴+錨索復(fù)合支護，改被動支護為主動支護，通過主動支護的組合拱作用使圍巖組合成整體，從而有效控制圍巖變形，并能提高單進、減少運輸過程的不安全因素。

2 支護方案優(yōu)化

在之前巷道支護經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過綜合考慮及支護效果分析，確定最佳支護方案，即采用錨網(wǎng)梁噴+錨索聯(lián)合支護。頂部仍采用Φ20×2200mm的左旋螺紋鋼高強錨桿，兩幫仍采用Φ 18×2200mm的左旋螺紋鋼高強錨桿。錨桿間距不變，排距縮短為700mm，并在拱部架設(shè)梯子梁；錨索選用錨索Φ18.9×6500mm的鋼絞線，間排距為1600×1600mm，每排在拱部布置3根（正頂一根，兩肩窩各一根）。并在該支護方式區(qū)段設(shè)置頂?shù)装濉蓭臀灰朴^測點，方便后期位移量比較。巷道支護斷面見附圖。

附圖 支護斷面圖

3 效果分析

3.1 支護效果

使用錨網(wǎng)梁噴+錨索聯(lián)合支護未發(fā)現(xiàn)頂板下沉、兩幫內(nèi)縮、漿體開裂等表明支護強度不足或圍巖動壓顯現(xiàn)的現(xiàn)象，經(jīng)觀測頂?shù)装寮墐蓭鸵平烤?00mm，達到預(yù)期支護效果。

3.2 技術(shù)及經(jīng)濟效果分析

①改被動支護為主動支護，錨桿配合梯子梁將松散的圍巖能組合成整體，改善了圍巖的物理力學(xué)性能，從而形成可靠有效的組合拱結(jié)構(gòu)，提高了支護的承載能力和穩(wěn)定性；錨索支護是對錨桿的支護的補強，擴大了支護范圍，有效增加了組合拱的厚度，分擔(dān)了錨桿載荷，使圍巖更趨穩(wěn)定。

②降低了支護成本。錨網(wǎng)梁噴+錨索支護與架設(shè)U型鋼棚+網(wǎng)噴支護相比（使用大眼網(wǎng)與噴漿部分相同，不作比較），見下表：

支護形式錨網(wǎng)梁噴+錨索架設(shè)29U型鋼棚支護材料頂錨桿幫錨桿錨索梯子梁29U型鋼棚單價（元/米）331 353 134 315 2000支護長度（米）30 30 30 30 30合計（元）33990 60000

由此可見，在使用錨網(wǎng)梁噴+錨索支護后，巷道支護材料費節(jié)省26010元，每米可節(jié)省材料費800余元，經(jīng)濟效益可觀。

③和架設(shè)U型鋼棚相比，錨網(wǎng)梁噴+噴漿支護大大減輕了工人的勞動強度，提高了工效，提高了單進。搬運及架設(shè)U型鋼棚，極大增加了工人的勞動強度，同時存在不安全因素。與北部東翼軌道下山過DNF41斷層破碎帶期間（采用架棚支護）的工效比較：

序號1 2巷道名稱北部東翼軌道下山北部東翼行人下山施工時間2009.5 2010.11支護形式架棚支護錨網(wǎng)噴+錨索支護當(dāng)月進尺62m 105.5m當(dāng)月該工作面施工人數(shù)52人49人總?cè)斯?shù)1092 0.057 1029工效0.1

從表中可以看出，采用錨網(wǎng)梁噴+錨索支護比采用架棚支護工效提高接近1倍，同時進尺提高了70%。由于北部東翼軌道下山斷面（4200×3600mm）比北部東翼行人下山斷面（3600×3300mm）大，綜合考慮后，可以得出，采用錨網(wǎng)梁噴+錨索支護比采用架棚支護工效能提高50%，單進能提高40%。

4 結(jié)論

通過實踐應(yīng)用可得出結(jié)論：通過北部東翼行人下山過斷層破碎帶期間使用錨網(wǎng)梁噴+錨索支護方式，發(fā)揮圍巖自身承載能力，提高圍巖穩(wěn)定性，可有效控制巷道圍巖變形,較之U型棚支護降低了巷道成本，減輕了工人的勞動強度，降低了安全風(fēng)險；提高了工效和單進，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益，有較好的推廣價值。

[1]何滿潮.軟巖工程技術(shù)現(xiàn)狀及展望[M]北京：煤炭工業(yè)出版社，1999

[2]康紅普.高預(yù)應(yīng)力強力支護系統(tǒng)及其在深部巷道中的應(yīng)用[J].2007(12)