支護(hù)一體化技術(shù)在軟巖巷道加固中的應(yīng)用

劉 悝

（中煤科工集團(tuán) 重慶設(shè)計(jì)研究院，重慶404100）

1 概況

41011綜放工作面為一號(hào)井工礦第一個(gè)工作面。工作面所采煤層為石炭系上統(tǒng)太原組頂部4＃煤層，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由2～6個(gè)煤分層組成。夾矸多為高嶺巖和炭質(zhì)泥巖，為穩(wěn)定可采煤層。工作面4＃1煤厚平均6.67m，4＃2煤平均厚2.05m，合計(jì)厚度平均為8.72m。

41011綜放工作面運(yùn)輸平巷巷道斷面為矩形。掘進(jìn)凈斷面寬×高＝5m×3.5m。頂板采用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿Φ22×2400mm，錨桿間排距900mm×900mm，錨桿每排6根，距左、右?guī)透?50mm。錨索居中雙排布置，間排距2400mm×2700mm，錨深7.0m。巷道幫錨桿2根，間排距1200mm×900mm，上部錨桿距頂板350mm，Φ18×1700mm普通圓鋼錨桿；頂網(wǎng)為Φ4鋼筋經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為3.0m×1.1m；幫網(wǎng)為Φ4鋼筋經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為3.0m×1.4m。

在該巷道投入使用后，由于節(jié)理面發(fā)育而造成垮塌現(xiàn)象，不僅影響工程進(jìn)度，而且危及巷道運(yùn)輸及行人安全，為此采用集初噴鋼纖維混凝土＋掛網(wǎng)＋預(yù)應(yīng)力錨桿＋注漿錨桿的一體化支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固處理。該技術(shù)糅合了柔性支護(hù)的鋼纖維和剛性支護(hù)的預(yù)應(yīng)力錨桿，將柔性支護(hù)與剛性支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)相互結(jié)合，充分發(fā)揮了圍巖的支撐作用，保證圍巖的安全開挖。

2 初噴鋼纖維混凝土＋掛網(wǎng)

對(duì)危險(xiǎn)段首先進(jìn)行初噴鋼纖維混凝土及掛網(wǎng)（見圖1），使得危險(xiǎn)段圍巖初步得到控制，其中網(wǎng)噴混凝土在噴射前布設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑為Φ6.5mm，鋼筋網(wǎng)采用在加工場(chǎng)將鋼筋調(diào)直斷料后，運(yùn)至施工部位現(xiàn)場(chǎng)幫扎編制成網(wǎng)，間距為150mm。為減少對(duì)環(huán)境的污染，噴射方法選用濕噴法。

主要材料包括水泥、骨料、外加劑、鋼筋網(wǎng)、鋼纖維、外摻料等，其中鋼筋網(wǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用屈服強(qiáng)度不低于235MPa的光面鋼筋（I級(jí)鋼筋）綁扎成型；鋼纖維采用冷拉高強(qiáng)鋼絲，其抗拉強(qiáng)度不得低于1000MPa，纖維的直徑為0.3～0.5mm，長(zhǎng)度20～35mm，兩端帶彎鉤；外摻料：當(dāng)工程需要采用外摻料時(shí)，摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，加外摻料后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計(jì)要求。

采用濕噴臺(tái)車進(jìn)行混凝土噴射作業(yè)，噴射料在臨時(shí)拌和站和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)拌制，采用9～12m3攪拌車運(yùn)輸。

圖1 初噴鋼纖維混凝土及掛網(wǎng)

施工過(guò)程包括受噴面準(zhǔn)備、混合料的制備、掛網(wǎng)施工、噴射作業(yè)、鋼纖維噴射混凝土、養(yǎng)護(hù)六個(gè)步驟，其中噴射混凝土施工按GB50086－2001有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3 預(yù)應(yīng)力錨桿

對(duì)危險(xiǎn)段進(jìn)行初噴鋼纖維混凝土及掛網(wǎng)后，進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)支護(hù)，該階段內(nèi)的支護(hù)是將來(lái)圍巖穩(wěn)定的重要支撐，因此其實(shí)施應(yīng)更加嚴(yán)謹(jǐn)。

預(yù)應(yīng)力錨桿的現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，按照監(jiān)理工程師的要求及設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行施工工藝試驗(yàn)，以便指導(dǎo)施工。每次進(jìn)行錨桿張拉試驗(yàn)，必須有監(jiān)理工程師在場(chǎng)時(shí)進(jìn)行。試驗(yàn)報(bào)告報(bào)送監(jiān)理工程師審批合格后實(shí)施。

預(yù)應(yīng)力錨桿在托板安裝后必須定期檢查其緊固情況，如有松動(dòng)及時(shí)處理；對(duì)間距較小的錨桿群張拉時(shí)，相鄰錨桿間采用跳花分批分次張拉，以盡量降低群錨效應(yīng)。

張拉工具或機(jī)具使用前須進(jìn)行配套、率定，率定成果報(bào)監(jiān)理工程師審批后作為正式施工依據(jù)。

千斤頂連續(xù)使用逾半年或經(jīng)維修后再使用的張拉設(shè)備和儀表必須由法定計(jì)量單位再次進(jìn)行標(biāo)定，并出具標(biāo)定證明文件及資料。

預(yù)應(yīng)力錨桿施工完畢后，外露部分利用后期噴射混凝土覆蓋保護(hù)。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨桿、噴混、掛網(wǎng)共同實(shí)施后效果

圖3 預(yù)應(yīng)力錨桿施加效果

4 支護(hù)效果

41011綜放工作面運(yùn)輸平巷危險(xiǎn)區(qū)段經(jīng)采用支護(hù)一體化技術(shù)加固處理后，經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行，經(jīng)受住多次采動(dòng)動(dòng)壓影響，至今支護(hù)結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性良好，達(dá)到了預(yù)期目的（見圖2、圖3），同時(shí)，也為以后類似工程的維修與加固提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

〔1〕陳炎光，陸士良.中國(guó)煤礦巷道圍巖控制〔M〕.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.

〔2〕謝文兵，陳曉祥，鄭百生.采礦工程問(wèn)題數(shù)值模擬研究與分析〔M〕.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

〔3〕王志江.近距離煤層煤柱下方布置綜采工作面開采技術(shù)〔J〕.能源技術(shù)與管理.2013，（3）：74－76.