童漢宏 劉 河

（淮河能源集團煤業(yè)公司張集煤礦，安徽 淮南 232174）

煤礦巷道支護方式中，模板混凝土支護整體承壓大、封閉圍巖效果好、通風阻力小、防火隔水性好、穩(wěn)固耐久，也存在抗彎性能差、不能立即承受壓力、巷道空間和時間占用長、不能與掘進平行作業(yè)等問題。錨網(wǎng)索梁支護是點、線、網(wǎng)格狀不完全的面支護，強度受到錨索破斷力和長度限制?？缮炜s金屬支架支護，經(jīng)過一段時間一定壓力，金屬支架變形扭曲斷折的比較多發(fā)。生產(chǎn)中部分巷道因破碎、軟巖、礦壓大、埋深大等復雜條件，需要超高強度，長期穩(wěn)定的支護，模板混凝土、錨網(wǎng)索梁噴、可伸縮金屬支架三種支護的某種單一支護方式難以滿足要求。經(jīng)研究，在錨網(wǎng)索梁或可伸縮金屬支架一次支護基礎上，采用專用連接桿，安裝拉緊的鋼絞線，在鋼絞線上綁扎木板模板快速成模，模內(nèi)噴射或澆注鋼筋混凝土，為巷道施工雙層一體化復合支護。雙層復合兼具混凝土和錨網(wǎng)索支護優(yōu)點，實現(xiàn)點、線、面封閉的完全面支護，可以滿足復雜條件巷道高強度特殊支護要求。

1 原理及工藝

二次鋼絞線模板混凝土復合支護，利用巷道錨桿、金屬網(wǎng)、鋼棚已有條件，安裝連接桿、鋼絞線，鋼絞線拉緊后一定長度內(nèi)彎曲變形量小，接近同直徑鋼筋，而鋼絞線未拉緊時，可以自由穿串連接桿一頭鋼環(huán)，通過連接桿間距密度控制，使得鋼絞線拉緊后，專用連接桿間距內(nèi)彎曲變形小，模板綁扎在多道鋼絞線上，保證模板足夠的支撐力和平面性。鋼絞線綁扎模板混凝土二次復合支護的巷道，在開拓掘進時提前根據(jù)混凝土厚度對巷道進行斷面加寬、加高設計施工，預留出混凝土的空間。

巷道錨網(wǎng)索或金屬支架支護完成后，將圖1 所示的連接桿通過螺紋或掛鉤的方式連接固定在巷道幫頂錨桿、鋼帶、鐵絲網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)、金屬支架上。專用連接桿一般選用Ф8～18 mm 圓鋼或螺紋鋼加工制作，連接桿長度根據(jù)混凝土厚度設計要求選擇0.3～0.8 m 長。螺紋連接桿一頭側(cè)面焊接一個配合巷道錨桿螺紋的螺母，掛鉤法取連接桿一頭制作彎鉤，兩種連接桿另一頭都焊接M16～M22 螺母，螺母內(nèi)安裝一頭焊有鋼環(huán)或螺母的螺栓，鋼絞線在鋼環(huán)或螺母中穿串。

圖1 三種專用連接桿加工圖

（1）錨桿螺紋連接法

將連接桿焊制的連接螺母安裝到巷道錨桿外露螺紋上，安裝一段巷道后選取同一斷面內(nèi)布置的專用連接桿，從巷道一幫最下一根連接桿的端頭螺母或鋼環(huán)內(nèi)串穿7.2～21.8 mm 鋼絞線，逐根穿過同一斷面內(nèi)專用連接桿至對幫最下部一根。使用鋼絲繩卡卡緊鋼絞線端頭，巷道另一幫鋼絞線使用拉緊裝置拉緊，在未松拉緊力前，在螺母或鋼環(huán)外使用鋼絲繩卡把鋼絞線卡緊，同樣方法施工多道鋼絞線。再用10#雙股鐵絲利用4 道以上鋼絞線，走向綁扎固定一層4 m×0.2 m×0.05 m 木板，在木板和巷道壁之間形成一個混凝土澆筑空間，采用噴射法或泵送及人力充填混凝土，并用振動泵搗震密實?；炷翆⒁绯瞿０鍟r，循環(huán)施工下一組模板，繼續(xù)澆注?；炷琉B(yǎng)護到一定強度后，剪斷綁扎模板的鐵絲，拆除模板循環(huán)使用。當模板綁扎在鋼絞線外，鋼絞線埋入混凝土內(nèi)；當綁扎在鋼絞線內(nèi)，鋼絞線與模板一并拆除，循環(huán)使用。如圖2、圖3 所示。

圖2 矩形巷道鋼絞線綁扎大板模板原理示意圖

螺紋法連接桿除安裝支護錨桿外露螺紋上，還可以專門施工0.5～1 m 錨桿作為專用連接。

（2）掛鉤法

掛鉤式接桿一端掛鉤掛在鋼帶備用孔內(nèi)，掛在鋼帶邊沿的金屬網(wǎng)上，掛在金屬支架貼壁邊沿上，同一斷面的掛鉤連接桿另一端穿一根鋼絞線。鋼絞線兩頭下方打底板錨桿，錨桿安裝螺紋連接桿，鋼絞線在兩頭地錨桿處拉緊卡牢。同樣方法綁扎模板，澆注混凝土。

錨桿螺紋連桿和掛鉤連桿適用矩形巷道、直墻半圓拱巷道、錨網(wǎng)索梁巷道、U 型棚巷道，可以一次走向全斷面施工混凝土，還可以先兩幫、后頂板分次施工。兩幫與頂板分次施工時，兩幫部還可以采用走向安裝鋼絞線法，木板模板垂直底板綁扎，一次成模幾十米，更集中快速澆注混凝土。

2 雙層復合支護強度增強分析

現(xiàn)在的普通錨網(wǎng)索梁噴支護，錨桿支護強度100 kN，錨索支護強度250 kN，錨固力350 kN，支護強度上限值被限定在錨固力和錨桿、錨索破斷力極限內(nèi)，單一錨網(wǎng)索梁支護方式強度受上限限制，難以提高。鋼絞線模板雙層復合充填C20 素混凝土，抗壓強度為20 MPa，如果配制鋼筋或采用C30 混凝土，支護抗壓強度達到30～70 MPa。

模板混凝土在每個礦井的水倉、煤倉、井底硐室群多有應用，對其支護強度和持久穩(wěn)定性已經(jīng)進行了充分普遍驗證。

以上方法對頂板兩幫復合支護后，如果底板再澆注一定厚度的混凝土，可以快速形成一個既獨立于圍巖又與圍巖構(gòu)成一個有機整體閉環(huán)式超強支護方式，如圖3 所示。

圖3 鋼絞線模板混凝土復合錨網(wǎng)雙層閉環(huán)巷道支護

鋼絞線模板整體混凝土雙層復合式閉環(huán)支護對比金屬支架閉環(huán)支護，施工難度下降很多，可靠性、耐久性進一步提高。復合支護法顯著提高綜合支護性能，可以為深部煤炭開采、高地壓、圍巖軟巖、圍巖破碎等特殊支護要求提供一個探索方向。

3 鋼絞線模板法混凝土在長壁綜采工作面無煤柱開采方面應用

目前我國長壁綜采工作面，無煤柱采煤還不能全面實現(xiàn)，如果采用鋼絞線模板混凝土工法，以高強度混凝土預留墻替換煤柱，能夠?qū)崿F(xiàn)大部分長壁綜采工作面無煤柱采煤。工藝方法如下：工作面兩側(cè)巷道預留煤柱的幫部，掘進時加寬0.6～1.5 m掘進，然后在加寬預留位置采用鋼絞線模板混凝土技術施工0.6～1.5 m 復合混凝土隔離墻，相鄰下一工作面沿混凝土預留墻掘進，用混凝土墻代替煤柱支護頂板，密封采空區(qū)， 不留設煤柱。如圖4 所示。

圖4 鋼絞線模板夾壁充填混凝土預留墻置換長壁綜采工作面小煤柱應用工法

施工工藝：首先掘進后巷道底板挖混凝土墻基礎地槽，第二步固定鋼絞線，第三步綁扎模板，第四步澆注混凝土，第五步拆模。矩形錨網(wǎng)巷道固定鋼絞線有三種以上方法可選擇：一種是鋼絞線由頂板鋼帶距離幫部1 m 左右的位置穿過，鋼絲繩一個端頭卡緊鋼絲繩卡，將鋼絞線穿過3～4 根掛鉤式或螺紋式連桿，然后鋼絞線垂直對應的底板打地錨，地錨桿螺紋安裝連接專用螺紋式連接桿，鋼絞線穿過連桿螺母，拉緊鋼絞線卡緊鋼絲繩卡；第二種是巷道幫部所有錨桿頭安裝專用螺紋式連接桿，順巷道走向穿鋼絞線，拉緊固定，對鋼絞線兩頭卡鋼絲繩卡，綁扎大板模板澆注預留墻；第三種，頂?shù)装灏惭b螺紋式連接桿，鋼絞線由頂板連桿螺母穿過，卡緊鋼絲繩卡，再穿過2～3 根掛鉤式連桿和底板地錨螺紋式連接桿，拉緊鋼絞線卡緊鋼絲繩卡，模板綁扎，混凝土澆筑。

鋼筋混凝土預留墻無煤柱技術對比現(xiàn)有的沿空留墻、切頂留巷等無煤柱工法，支護強度高、密封可靠，可與掘進平行施工，簡便易行。根據(jù)測算，兩個回采長度1000 m 工作面之間，留設煤柱5～8 m寬，按照采高3 m，多回采19 500～32 400 t 煤。1 m厚的鋼筋混凝土成本對比替出的煤炭，有較大經(jīng)濟效益。

4 鋼絞線模板澆注工藝在煤倉施工中應用

煤礦生產(chǎn)中煤倉、水倉、巷道構(gòu)造帶、交叉處應力集中區(qū)等，需要澆注混凝土強化支護和增強穩(wěn)定性，錨網(wǎng)索復合鋼絞線模板混凝土雙層支護法，在支護難度較大的巷道非常適用。以煤倉為例，鋼絞線支撐模板混凝土技術施工法比現(xiàn)有技術更簡便易行。施工煤倉時，當采用自上而下一掘一模，一模一澆的鋼絞線支撐模板混凝土工法，取代傳統(tǒng)的滑?；蛉δＦ茨景迥０宸椒āＣ簜}每完成1.5 m 一模掘進后，四周壁錨網(wǎng)支護后，錨桿端頭安裝專用連接桿，連接桿上的鋼環(huán)內(nèi)穿串Ф21.8 mm 鋼絞線，張緊并卡緊鋼絞線，形成一個閉合的圓環(huán)，三道鋼絞線綁扎一模，將200 mm 寬、50 mm 厚、適當長度的木板綁扎到鋼絞線外，綁扎模板閉合后澆注混凝土。這種工法的優(yōu)點是：倉內(nèi)模板作業(yè)輕便，成模速度快，倉內(nèi)不需要笨重的鋼滑模和緩慢的圈模作業(yè)，安全性好，工程進度快。

圖5 鋼絞線模板夾壁澆筑混凝土建煤倉應用圖

5 結(jié)論

鋼絞線模板法混凝土復合錨網(wǎng)索梁或可伸縮支架雙層一體化復合支護技術，復合了混凝土和錨網(wǎng)索梁兩種支護優(yōu)點，互相彌補了另一種支護的弱點，解決了混凝土施工速度慢、現(xiàn)場作業(yè)空間不足、模板施工難度大、不能立即承壓、抗壓性能差等問題，也克服了錨網(wǎng)索梁（鋼棚）支護強度偏低的問題，可以應用于深部煤炭開采，高地壓巷道，圍巖軟巖、松散等復雜條件巷道支護。