孟相勇 孫宏權(quán) 李業(yè)君

（1.河南煤業(yè)化工集團(tuán)永煤公司 陳四樓煤礦，河南 永城 476600 2.河南煤業(yè)化工集團(tuán)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(tuán)永煤公司的第一對(duì)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(jìn)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(jìn)工作面巖性為砂質(zhì)泥巖及細(xì)粒砂巖。巷道設(shè)計(jì)支護(hù)形式采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿間排距為800×800mm，頂部仍采用Φ20×2200mm的左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，兩幫采用Φ18×2200mm的左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，未施工錨索。巷道掘進(jìn)期間將揭露DNF41正斷層，該斷層走向?yàn)?8°，傾角75°，落差10m。巷道過(guò)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(wú)淋水，巖石堅(jiān)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(duì)過(guò)斷層破碎帶區(qū)段巷道進(jìn)行加固處理。

1 原設(shè)計(jì)支護(hù)方案及分析

1.1 原設(shè)計(jì)支護(hù)方案

巷道設(shè)計(jì)過(guò)斷層破碎帶期間采用29U型鋼棚+大眼網(wǎng)+噴漿支護(hù)，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(gè)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(hào)C20。

1.2 支護(hù)方案分析

1.2.1 架棚支護(hù)優(yōu)劣分析

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

缺點(diǎn)：①U型鋼棚由于是被動(dòng)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(shí)有效支護(hù)圍巖，不安全因素多；②斜巷施工時(shí)，人員搬運(yùn)U型鋼棚困難，職工勞動(dòng)強(qiáng)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(jìn)，制約單進(jìn)提高；④U型鋼棚造價(jià)高，而且鋼棚致使噴漿回彈率高，增加了巷道支護(hù)成本。

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)情況分析

結(jié)合已掘平行巷道北部東翼軌道下山過(guò)DNF41斷層破碎帶期間經(jīng)驗(yàn)：巷道通過(guò)斷層破碎帶期間采用架設(shè)29U型鋼棚支護(hù)，雖圍巖較破碎、裂隙發(fā)育，但該區(qū)域過(guò)斷層期間無(wú)淋水、巖石無(wú)膨脹性，后期架棚區(qū)段巷道變形量＜50mm，正常支護(hù)與架棚交界處變形量亦＜80mm。鑒于該區(qū)段巖石破碎但無(wú)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(jìn)行錨網(wǎng)梁噴+錨索復(fù)合支護(hù)，改被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，通過(guò)主動(dòng)支護(hù)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(jìn)、減少運(yùn)輸過(guò)程的不安全因素。

2 支護(hù)方案優(yōu)化

在之前巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合考慮及支護(hù)效果分析，確定最佳支護(hù)方案，即采用錨網(wǎng)梁噴+錨索聯(lián)合支護(hù)。頂部仍采用Φ20×2200mm的左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，兩幫仍采用Φ 18×2200mm的左旋螺紋鋼高強(qiáng)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(hù)方式區(qū)段設(shè)置頂?shù)装?、兩幫位移觀測(cè)點(diǎn)，方便后期位移量比較。巷道支護(hù)斷面見(jiàn)附圖。

附圖 支護(hù)斷面圖

3 效果分析

3.1 支護(hù)效果

使用錨網(wǎng)梁噴+錨索聯(lián)合支護(hù)未發(fā)現(xiàn)頂板下沉、兩幫內(nèi)縮、漿體開(kāi)裂等表明支護(hù)強(qiáng)度不足或圍巖動(dòng)壓顯現(xiàn)的現(xiàn)象，經(jīng)觀測(cè)頂?shù)装寮?jí)兩幫移近量均＜100mm，達(dá)到預(yù)期支護(hù)效果。

3.2 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果分析

①改被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，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(hù)的承載能力和穩(wěn)定性；錨索支護(hù)是對(duì)錨桿的支護(hù)的補(bǔ)強(qiáng)，擴(kuò)大了支護(hù)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(hù)成本。錨網(wǎng)梁噴+錨索支護(hù)與架設(shè)U型鋼棚+網(wǎng)噴支護(hù)相比（使用大眼網(wǎng)與噴漿部分相同，不作比較），見(jiàn)下表：

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

由此可見(jiàn)，在使用錨網(wǎng)梁噴+錨索支護(hù)后，巷道支護(hù)材料費(fèi)節(jié)省26010元，每米可節(jié)省材料費(fèi)800余元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

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

序號(hào)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(shí)間2009.5 2010.11支護(hù)形式架棚支護(hù)錨網(wǎng)噴+錨索支護(hù)當(dāng)月進(jìn)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(hù)比采用架棚支護(hù)工效提高接近1倍，同時(shí)進(jìn)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(hù)比采用架棚支護(hù)工效能提高50%，單進(jìn)能提高40%。

4 結(jié)論

通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用可得出結(jié)論：通過(guò)北部東翼行人下山過(guò)斷層破碎帶期間使用錨網(wǎng)梁噴+錨索支護(hù)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(hù)降低了巷道成本，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)；提高了工效和單進(jìn)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，有較好的推廣價(jià)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(qiáng)力支護(hù)系統(tǒng)及其在深部巷道中的應(yīng)用[J].2007(12)