錨網(wǎng)噴巷道防噴漿體離層施工工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李心愿

（河南能源義煤公司石壕煤礦，河南 三門峽 472100）

軟巖巷道的維護(hù)一直是煤礦生產(chǎn)的難題，錨網(wǎng)噴支護(hù)既充分發(fā)揮了噴射混凝土的作用，又發(fā)揮了錨桿的作用，在網(wǎng)的作用下使圍巖具備較高的柔性和較大的允許變形量。但在軟巖支護(hù)中，混凝土噴漿層在支護(hù)過程中所起的作用是剛性支護(hù)的作用，當(dāng)變形量超過其變形極限，噴漿層就會產(chǎn)生裂縫，巷道繼續(xù)變形到一定量，噴漿層就會與巷道圍巖接觸面分離，繼而出現(xiàn)噴漿層不同形狀、不同面積的破裂面，如果處理不及時(shí)，將可能產(chǎn)生離層垮落，失去支護(hù)作用，嚴(yán)重威脅礦井生產(chǎn)安全。

1 工程概況

石壕煤礦14區(qū)回風(fēng)巷200m處穿過三軟巖層，巷道原支護(hù)方式為錨網(wǎng)噴支護(hù)，施工工藝為傳統(tǒng)的不防噴漿體離層的掘（掘進(jìn)）、錨（打錨桿、索、掛金屬網(wǎng)）、噴（噴混凝土）施工工藝，巷高4.5m，寬5.5m，為直墻半圓拱斷面。施工工藝斷面圖如圖1所示。錨桿間排距為800mm×800mm，錨索間排距為1200mm×1600mm。在礦壓作用下，巷道頂、幫變形產(chǎn)生噴漿體離層，進(jìn)而巷道變形嚴(yán)重，給巷道運(yùn)輸、行人等造成了重大隱患。

圖1 14區(qū)回風(fēng)巷舊施工工藝斷面圖

2 錨噴巷道預(yù)防離層施工工藝的設(shè)計(jì)及機(jī)理

2.1 錨噴巷道預(yù)防離層施工工藝

針對14區(qū)回風(fēng)巷噴漿層的離層現(xiàn)象，采取了以下設(shè)計(jì)方案：將原先巷修作業(yè)的處（處理離層）、錨（打設(shè)錨桿、索、掛網(wǎng)）、噴（噴混凝土）、注（壁后注漿）的施工流程改變?yōu)樘帲ㄌ幚黼x層）、噴（噴混凝土）、錨（打設(shè)錨桿、錨索、掛網(wǎng)）、噴（噴混凝土）、注（壁后注漿）的施工流程。具體工藝為：將巷道離層處理掉之后，先噴漿，預(yù)留20mm不到最終噴厚，然后再打錨桿、索、掛網(wǎng)，然后在錨網(wǎng)層的外表再淺噴一層混凝土，防止金屬網(wǎng)氧化破損，最后進(jìn)行壁后注漿，填充圍巖松動圈，盡可能地增強(qiáng)圍巖主動支護(hù)能力。巷修作業(yè)后巷道斷面圖如圖2所示。

圖2 14區(qū)回風(fēng)巷防離層施工工藝斷面圖

2.2 錨噴巷道預(yù)防離層工藝機(jī)理

先噴主體噴漿層，在主體噴漿層外打設(shè)錨桿、索掛網(wǎng)，充分利用錨桿、錨索主動支護(hù)的能力，把噴漿層與巷道圍巖更加緊密結(jié)合在一起，使主體噴漿層的支護(hù)能力與錨桿、錨索的支護(hù)能力充分疊加，指向巷道圍巖，可有效阻止主體噴漿層受壓脫落。巷道錨網(wǎng)層外的薄噴漿層由于厚度20mm（略大于金屬網(wǎng)厚度+金屬網(wǎng)與巷道壁縫隙厚度）左右，主要起到防止金屬網(wǎng)層氧化破損的作用。

原先的施工工藝巷道受力分析如圖3所示，錨桿通過托盤對圍巖的擠壓力為f1，錨索通過托盤對巷道圍巖的擠壓力為f2，噴漿層對圍巖的支撐力為f3，而巷道圍巖對噴漿層的擠壓力為f4，巷道表層錨桿、錨索、噴漿層對圍巖的總支護(hù)力為f1+f2+f3。f3小于f4時(shí)，巷道噴漿層就會產(chǎn)生變形，進(jìn)而產(chǎn)生離層，從而導(dǎo)致噴漿層對圍巖的支撐力降為零，而對圍巖的總支撐力下降為f1+f2，從而降低巷道整體支撐力，巷道將進(jìn)一步變形，進(jìn)而巷道失修。

圖3 原巷道支護(hù)力學(xué)分析示意圖

防離層新施工工藝巷道受力分析如圖4所示。防離層施工工藝的使用，使錨桿支撐力f1與錨索支撐力f2共同作用在主噴漿層（初噴層）上，巷道表層錨桿、錨索、噴漿層對圍巖的總支撐力仍為f1+f2+f3，但巷道圍巖對噴漿層的擠壓力f4由f1+f2+f3共同抵擋，巷道噴漿層將更加穩(wěn)固，不易產(chǎn)生離層，從而巷道總體支撐力不易下降，巷道支護(hù)強(qiáng)度提高。

圖4 防離層巷道支護(hù)力學(xué)分析示意圖

3 施工技術(shù)要求和安全事項(xiàng)

（1）處理噴漿離層

處理噴漿離層，在施工過程中先用長柄工具進(jìn)行敲幫問頂，處理掉離層活矸。之后，根據(jù)巷道高度，搭設(shè)好操作平臺，施工人員站在操作平臺上，使用風(fēng)鎬配合鋼釬將未敲落的噴漿離層處理掉。

安全措施：①要有一名有經(jīng)驗(yàn)的老工人觀頂，防止處理離層過程中離層傷人。②操作平臺搭設(shè)要牢固、平穩(wěn)。③施工地點(diǎn)前后要設(shè)置警戒，處理離層過程中嚴(yán)禁人員從施工點(diǎn)下方通過。

（2）初次噴漿

初次噴漿，達(dá)到主體噴漿層設(shè)計(jì)厚度，既可以起到臨時(shí)支護(hù)的作用，防止作業(yè)過程中發(fā)生頂板事故，也可以填滿離層處理后活矸脫落的巷道坑面，為后續(xù)打錨桿、錨索、掛網(wǎng)做到緊貼巷道壁創(chuàng)造條件。

初次噴漿技術(shù)要求：①噴混凝土前要先用高壓水沖洗待噴巖面，確?；炷翆优c巷道面有效粘合。②初噴混凝土層厚度要留有后續(xù)噴漿的厚度20mm左右（略大于金屬網(wǎng)厚度+金屬網(wǎng)與巷道壁縫隙厚度）。③坑面過深一次噴漿無法達(dá)到要求時(shí)，要打錨桿、掛網(wǎng)再噴漿，確保達(dá)到前一項(xiàng)的要求。

初噴混凝土安全技術(shù)措施：①搭設(shè)好操作平臺，人員站在操作臺上作業(yè)要佩戴好保險(xiǎn)帶，防止人員從操作臺上跌落。②作業(yè)人員要佩戴好勞動防護(hù)用品。③噴漿出料口嚴(yán)禁對人。

（3）打錨桿、掛網(wǎng)、打錨索、安裝注漿管

錨桿、錨索托盤都要緊貼主體噴層，金屬網(wǎng)搭接為100mm，每200mm用雙股鐵絲擰扎牢固。

安全技術(shù)措施：①搭設(shè)好操作平臺，人員在平臺上作業(yè)要佩戴好安全帶。②錨桿、錨索要逐根進(jìn)行拉力試驗(yàn)，確保每根錨桿錨索都打設(shè)合格。③錨桿打設(shè)間排距為800mm×800mm，錨索打設(shè)間排距為1200mm×2400mm，巖性破碎嚴(yán)重的位置，可適當(dāng)減小錨桿錨索間排距。④操作錨桿鉆機(jī)人員要相互配合好，鉆機(jī)角度準(zhǔn)確，鉆機(jī)要站穩(wěn)，防止鉆機(jī)頂傷人員。⑤在打設(shè)錨桿的過程中，將注漿管打設(shè)安裝好，將注漿管螺絲用破布包好，可以使噴漿層充分補(bǔ)嚴(yán)注漿管與孔之間的縫隙，并能防止混凝土粘結(jié)注漿管螺絲，注漿管間距1.2m，排距2m。

（4）二次噴漿

二次噴漿，覆蓋錨網(wǎng)層，達(dá)到設(shè)計(jì)斷面，做到噴面光滑，與原巷道壁重合，達(dá)到巷道成型美觀的效果。

技術(shù)要求：①噴漿前要先用高壓水沖洗巖面，確保噴漿層之間能夠有效結(jié)合。②噴漿前預(yù)先掛線，確保噴漿面光滑，與原巷道斷面重合，巷道成型美觀。③噴漿厚度不超過20mm，確保后續(xù)不產(chǎn)生較大噴漿離層。④加強(qiáng)灑水養(yǎng)護(hù)，每班養(yǎng)護(hù)不少于1次，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于一周。

安全技術(shù)措施：①搭設(shè)好操作平臺，人員站在平臺上作業(yè)要佩戴好保險(xiǎn)帶，防止人員從平臺上跌落。②作業(yè)人員要佩戴好勞動防護(hù)用品。③噴漿出料口嚴(yán)禁對人。

（5）巷道注漿

充填凝結(jié)巷道松動圈之間的縫隙，使巷道圍巖充分黏結(jié)在一起，增強(qiáng)巷道的支護(hù)強(qiáng)度。

技術(shù)要求：①將注漿管附近巷道可能漏漿的裂縫用水泥抹嚴(yán)。②注漿時(shí)，巷道出現(xiàn)漏漿時(shí)停止注漿，用水泥將漏漿處封住，凝固好再開始注漿。③注漿機(jī)壓力急劇上升，無法繼續(xù)注漿時(shí)立即停止注漿。④嚴(yán)格按照比例配比制作水泥漿。

注漿安全措施：①注漿前要檢查注漿高壓軟管連接是否安全牢固。②注漿時(shí)，作業(yè)人員嚴(yán)禁站在注漿管接頭的正后方。③作業(yè)人員一定要佩戴好勞動防護(hù)用品。④操作平臺一定要搭設(shè)牢固，人員高空作業(yè)要佩戴好保險(xiǎn)帶。

4 應(yīng)用效果

14區(qū)回風(fēng)巷三軟巖層段巷修作業(yè)錨網(wǎng)噴巷道實(shí)施新防離層施工工藝后，經(jīng)過2年來的觀察，巷道未產(chǎn)生明顯變形，巷道下沉總量50mm，未出現(xiàn)噴漿體離層。該段巷道巷修作業(yè)后達(dá)到了良好的支護(hù)效果，徹底消除了巷道噴漿體離層這一頂板管理隱患，也節(jié)省了巷道反復(fù)維修成本。