軟巖大變形巷道返修的支護(hù)方式選定與應(yīng)用

高 超，姚慶華

（濟(jì)寧能源發(fā)展集團(tuán)有限公司霄云煤礦，山東濟(jì)寧 272000）

0 引言

霄云煤礦東翼軌道、膠帶大巷為2 采區(qū)開拓巷道，大巷均在巖石中掘進(jìn)。巖性以砂質(zhì)泥巖、粉砂和細(xì)砂為主，硬度一般，個別地段巖石較破碎。掘進(jìn)期間，巖石堅(jiān)硬區(qū)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，破碎區(qū)采用錨網(wǎng)噴＋錨索支護(hù)。5 a 后，巷道里段巖石破碎區(qū)變形、鼓幫、底鼓、頂板下沉，需進(jìn)行返修。

1 支護(hù)方式及效果

（1）支護(hù)方式。東翼軌道、膠帶大巷錨網(wǎng)噴支護(hù)，巖石破碎區(qū)錨網(wǎng)噴+錨索支護(hù)。采用Ф20×2400 mm 左旋無縱筋細(xì)絲錨桿，錨桿間排距800 mm×800 mm，錨索規(guī)格Ф17.8×6500 mm，錨索間排距2000 mm×2000 mm。

（2）支護(hù)效果。東翼軌道、膠帶大巷巖石堅(jiān)硬區(qū)未發(fā)生明顯變形，支護(hù)效果較好；巖石破碎區(qū)5 a 內(nèi)，出現(xiàn)鼓幫、底鼓、頂板下沉變形，變形過大不能滿足使用需求（表1，表2）。

圖1 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

2 巷道變形原因

（1）斷層影響。巷道南側(cè)緊鄰DF61 斷層，斷層落差大（0～200）m，與兩巷水平間距（20～120）m，巷道方位角與斷層平行，大巷里段靠近斷層，距離斷層最近間距20 m，受斷層影響巷道局部圍巖節(jié)理較發(fā)育。

（2）施工工藝及巖性影響。巷道里段巖性以砂質(zhì)泥巖為主，掘進(jìn)及支護(hù)期間巷道底板水浸，未鋪底處理，導(dǎo)致水沿幫部底角向兩幫滲漏，泥巖遇水易膨脹，造成鼓幫、底鼓。

表1 東翼軌道大巷巷道變形 mm

表2 東翼膠帶大巷巷道變形 mm

3 變形段修復(fù)加固原則

（1）堅(jiān)持“寧可加大一次性投入，確保巷道長期穩(wěn)定”，避免“追求降低成本、加快修復(fù)速度”。

（2）認(rèn)識現(xiàn)有支護(hù)方式與條件不適應(yīng)、支護(hù)系統(tǒng)及施工工藝的弊端，避免施工人員憑經(jīng)驗(yàn)作業(yè)難以吸收、改進(jìn)新工藝。

（3）堅(jiān)持以“錨網(wǎng)索噴”主動復(fù)合支護(hù)為主，視巷道變形及圍巖條件分地段輔以注漿加固、U 形鋼棚等二次耦合支護(hù)施工工藝。

（4）擴(kuò)修巷道，斷面形狀不一定非要直墻半圓拱形，部分地段可改為圓拱+弧墻+弧底型，適應(yīng)區(qū)域地應(yīng)力變化，提升支護(hù)效果。

4 軟巖大變形返修巷道類別及支護(hù)分類

返修巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)、參數(shù)和施工工藝與新掘巷道不同，考慮返修巷道特點(diǎn)，采取對策（表3）。

表3 返修巷道類別及支護(hù)分類

5 返修支護(hù)方式

根據(jù)巷道圍巖工程地質(zhì)條件與破壞情況，返修巷道按穩(wěn)定性與支護(hù)強(qiáng)度歸為3 種類型，采取不同支護(hù)方式。

（1）垮冒巷道（Ⅴ類）。巷道地質(zhì)條件較差，導(dǎo)致圍巖過量變形已發(fā)生垮冒。采用“錨網(wǎng)噴+U 形鋼索棚+反底拱梁+壁后充填+讓壓+注漿”支護(hù)。

（2）特殊巷道（Ⅳ類）。巷道雖然沒發(fā)生垮冒，如果返修擴(kuò)幫擾動，處理不及時，可能導(dǎo)致巷道垮冒。返修時應(yīng)采取特殊措施，以防發(fā)生垮冒。采用“錨網(wǎng)索噴+U 形鋼棚+讓壓+注漿”支護(hù)。

（3）一般巷道（Ⅲ類）。上述2 種情況之外的屬于一般返修巷道。巷道存在時間長，圍巖已經(jīng)產(chǎn)生有害的松動變形，但圍巖工程地質(zhì)條件較好，圍巖較為穩(wěn)定。采用“錨網(wǎng)索噴+讓壓+注漿”支護(hù)。

6 巷道返復(fù)支護(hù)參數(shù)

6.1 錨桿系統(tǒng)

（1）錨桿桿體。支護(hù)采用Ф20×2400 mm 左旋無縱筋高強(qiáng)度細(xì)絲錨桿；注漿采用Φ22×2400 mm 錨桿。

（2）錨桿間排距。支護(hù)采用800 mm×900 mm 錨桿，注漿采用1600 mm×1800 mm 錨桿。

（3）錨桿托盤規(guī)格。150 mm×150 mm×10 mm 方形托盤；部分地段及部位附加木托盤200 mm×200 mm×50 mm。

（4）金屬網(wǎng)。采用≥Φ6 mm 的冷拔鋼筋焊接網(wǎng)，網(wǎng)孔100 mm×100 mm；相鄰兩網(wǎng)片之間搭接長度100 mm，用鐵絲均勻連接。

（5）鋼筋梯。采用Φ14 mm 鋼筋焊制，頂、幫壓茬搭接牢固，底板處理時使用十字搭接。

（6）樹脂藥卷。MSK2550，MSCK2535 各1 卷。

6.2 錨索系統(tǒng)

（1）錨索規(guī)格。拱頂Φ17.8×6500 mm，Φ17.8×8000 mm，Φ17.8×10000 mm，幫底Φ17.8×5000 mm。

（2）錨索間排距。1800×1800 mm。

（3）錨索托盤規(guī)格。長×寬×厚：200 mm×95 mm×20 mm。

（4）錨索布置。沿巷道軸向交錯邁步布置。

（5）錨索梁。采用12#槽鋼制作，長度2400 mm。

（6）樹脂藥卷。MSCK2535 型1 卷、MSK2550 型2 卷。

6.3 反底拱梁

采用2800 mm 長的U29 形鋼彎制而成，彎曲段曲線半徑700 mm，每架由2 段組成，搭接長度400 mm。

6.4 U 形鋼棚

采用U29 形鋼制作，鋼棚結(jié)構(gòu)“1 梁2腿”，1 個棚梁、2 個棚腿為1 架，棚腿底部焊制300 mm×300 mm×10 mm 鋼板，搭接處采用卡纜固定，搭接長度470 mm；棚腿底部向上500 mm，2300 mm 分別施工2 根錨桿配合卡纜與幫部圍巖固定成一體，棚梁中部與棚腿固定方式相同，棚梁與頂板圍巖固定成一體；棚距為900 mm。

圖2 U 形鋼棚斷面

6.5 噴漿

采用C20 混凝土分兩次施工，擴(kuò)修刷幫至設(shè)計(jì)斷面后初噴50 mm，施工完錨桿和錨索后復(fù)噴70 mm。

6.6 注漿

巷道支護(hù)噴漿完畢，施工注漿錨桿進(jìn)行注漿，一般巷道注漿材料采用水泥漿+水玻璃；特殊巷道及垮冒巷道采用有機(jī)化學(xué)材料（如浮固德）；注漿終止壓力（1.5～2）MPa。

6.7 支護(hù)施工要求

（1）施工順序。初噴鋪網(wǎng)+鋼筋梯+錨桿（錨索+梁）或（U 形鋼棚），復(fù)噴。

（2）設(shè)計(jì)預(yù)緊力。錨桿安設(shè)預(yù)緊力≥（3～4）t，安裝扭矩≥260 N·m，錨索安設(shè)預(yù)緊力≥（8～10）t。

（3）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)角度施工巷道底板、底角錨桿（索）眼，安裝錨桿（索）前進(jìn)行清孔，保證錨固質(zhì)量。

（4）頂部錨索梁安裝時，受錨桿影響，可偏離拱部中心線（3～5）cm，沿軸向相鄰兩組交叉邁步布置。

7 結(jié)束語

根據(jù)軟巖段巷道不同的變形及受地應(yīng)力影響，選定支護(hù)方式返修變形巷道，抓好施工質(zhì)量，采取注漿加固巷道周圍圍巖，加強(qiáng)返修后的巷道穩(wěn)定性，返修2 a 后，未出現(xiàn)明顯變形。