韓紅亞 付海鵬 李明樂

(永煤公司城郊煤礦,河南永城 476600)

巷道跨越施工技術研究及應用

韓紅亞 付海鵬 李明樂

(永煤公司城郊煤礦,河南永城 476600)

針對南翼爆炸材料庫回風巷巷道底板與南翼軌道運輸石門頂板最小層間距為4.136m,為確保巷道施工安全可靠,需要提前對被跨越的南翼軌道運輸石門對應區(qū)段進行加固,經(jīng)過加固方式的理論分析及現(xiàn)場施工,保證了被跨越巷道的安全使用及南翼爆炸材料庫回風巷施工的連續(xù)性。

跨越 組合拱理論 懸吊理論 錨網(wǎng)+錨索梁

南翼爆炸材料庫回風巷為南翼爆炸材料庫的一部分，位于城郊煤礦南翼充填硐室2#通路內(nèi)，沿219°方位角開口施工，與南翼爆炸材料庫回風側(cè)通道貫通(未掘)，巷道南側(cè)為南翼膠帶運輸石門(已掘)，北側(cè)為南翼軌道運輸石門(已掘)，并從南翼軌道運輸石門上方穿越。該巷道擔負著南翼爆炸材料庫的回風任務，巷道的性質(zhì)為開拓巷道。

南翼爆炸材料庫回風巷從南翼軌道運輸石門上方跨越通過時，最小層間距為4.136m(通尺42m位置)。從地質(zhì)柱狀圖獲知，巖柱為細粒砂巖，頂部有1.311m厚的砂質(zhì)泥巖。

為確保施工安全可靠，需要提前對南翼軌道運輸石門巷道跨越區(qū)段進行加固。

1 工作面概況

南翼爆炸材料庫回風巷沿三煤組上部細粒砂巖掘進，細粒砂巖呈灰色，主要成份為石英，長石及巖屑，含少量泥質(zhì)團塊。下距三6煤層約22.5m。該巷道總工程量設計為128.993m，其中南翼爆炸材料庫回風巷為122.993m，信號房工程量為6m。該巷道首先按+3‰施工14.369m，再沿267°方位角按+3‰施工8.533m，后按20°上山施工23.32m(斜距)，斜巷變平后施工29.353m，再按20°下山施工20.571m(斜距)，然后按照-7‰施工15.564m，最后沿219°方位角按-7‰直至將南翼爆炸材料庫回風巷施工完畢。

2 施工方法及支護要求

2.1 施工方法

當南翼爆炸材料庫回風巷掘進至距豎直向上與南翼軌道運輸石門相交處15m前時，在南翼軌道運輸石門跨越區(qū)段進行二次錨網(wǎng)并打注錨索梁及單錨索支護，具體施工方法如下：

(1)在南翼軌道運輸石門跨越區(qū)段二次錨網(wǎng)支護，網(wǎng)片規(guī)格為2000×1000mm，錨桿采用Φ20×2200mm高強錨桿，錨桿間排距為500×800mm。托盤采用150×150×8mm鐵托盤。

(2)錨網(wǎng)結束后，在南翼軌道運輸石門跨越處正頂及肩窩打注錨索梁，一梁兩索，錨索梁長度為6100mm，錨索間距為5900mm，排距為500mm(共11根錨索梁)，采用Φ21.6×10000mm錨索。

(3)在錨索梁兩側(cè)3000mm巷道正頂及兩肩，分別打注2排單錨索加強支護，單錨索間排距為1500mm，采用Φ21.6×10000mm錨索。錨索鐵托盤規(guī)格為250×250×20mm。

2.2 錨網(wǎng)支護

使用錨桿鉆機施工錨桿鉆孔，錨桿孔深度控制在2130～2150mm之間，角度大于75°。將孔內(nèi)積水及巖粉吹干凈，然后進行鋪網(wǎng)，先后把1支MSK2335型和1支MSZ2335型樹脂錨固劑輕輕送入孔底，再將高強錨桿推入錨桿孔，然后在錨桿機上上好高強錨桿套頭，用錨桿機將高強錨桿頂入，當高強錨桿剩余600～800mm時，旋轉(zhuǎn)錨桿機30s，待過至少2min樹脂錨固劑凝固后上緊，使鐵托板把鋼筋網(wǎng)緊貼巖面，然后照此法將其余錨桿安裝好。1h后，再將錨桿螺母用扭力扳手緊固一遍，使扭矩達到200N·m。

2.3 錨索施工

打注錨索選用錨索專用釬子，采取套孔打注。錨索孔深度不低于9.5m且角度大于75°，深入硬巖不少于1.5m，打夠設計深度后，用壓風和水將孔沖洗干凈。先后把2支MSK2335型和2支MSZ2335型樹脂錨固劑輕輕送入孔底，用鋼絞線輕輕送入孔底，再采用錨索專用套筒連接好鋼絞線，邊推邊攪拌，待到孔底時鉆機不回落，停止轉(zhuǎn)動，待2min后再回落鉆機。樹脂錨固劑固化后，1～1.5h后，再裝托盤、索具，使用MQ22-280/40型錨索張拉機具，壓力表指示數(shù)據(jù)達到35MPa時即為合格。停止張拉，使錨索托盤貼緊巖面。最后將錨索露頭截到合適的長度，截錨索用專用錨索截具，保證錨索露頭截割平齊，錨索外露長度為50～100mm。

3 支護機理

3.1 組合拱(壓縮拱)理論

跨越處采用錨網(wǎng)支護支護機理為錨桿的組合拱理論，研究表明，在彈性體上安裝具有預應力的錨桿，能形成以錨頭和緊固端為頂點的錐形體壓縮區(qū)。因此，如果將錨桿(有無預應力都可)沿拱形巷道周邊按一定間距徑向排列，當圍巖產(chǎn)生變形時，錨桿就會對圍巖產(chǎn)生壓應力作用，每根錨桿周圍形成的錐形體壓縮區(qū)彼此重疊連接起來，便在圍巖中形成一個均勻的連續(xù)壓縮帶。它不僅能保持自身穩(wěn)定，而且能承受地壓、阻止圍巖松動變形。在該加固方案中考慮到巖石碎塊會對南翼軌道運輸石門的日常安全使用帶來一定的影響，故用鋼筋網(wǎng)配合錨桿進行加固即“錨網(wǎng)支護”。

3.2 懸吊理論

跨越處采用錨索及錨索梁支護，支護機理為懸吊理論，懸吊理論直觀地揭示了錨索的懸吊作用，懸吊理論認為將巷道頂板較軟弱的巖層懸吊在穩(wěn)定巖層上，以避免較軟弱巖層的破壞、失穩(wěn)和塌落，支護采用的錨索所受拉力來自被懸吊的巖層重量。

總之該加固方案采用的兩種支護機理不是孤立的，而是相互結合。采用錨桿在淺范圍圍巖的懸吊同時形成壓縮拱，然后采用錨索在深范圍巖層內(nèi)形成壓縮拱的同時，配合29U型鋼錨索梁把淺范圍巖層懸吊在深范圍的基巖上。

4 結語

城郊煤礦南翼爆炸材料庫回風巷跨越南翼軌道運輸石門的加固施工，取得了較好的經(jīng)濟技術效益，并且經(jīng)過使用表明“，錨網(wǎng)+錨索梁”聯(lián)合支護效果好。這種支護方式是一種行之有效的方法，既安全、簡便、易于操作，消除了安全隱患，降低施工成本;解決了永久支護的強度問題。自加固以來未曾出現(xiàn)頂板開裂以及影響兩巷道安全使用的現(xiàn)象。因此是一種技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的支護方式。