淺談巷道支護(hù)方法

徐夢

一、 概述

淮北袁店煤礦屬于高瓦斯、雙突礦井。巷道壓力較大，施工中要強(qiáng)化過斷層帶的頂板管理工作，優(yōu)化支護(hù)形式。礦區(qū)域水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。砂巖中高角度裂隙發(fā)育，但裂隙發(fā)育具不均一性。且富水性較弱，煤系砂巖裂隙水處于半封閉狀態(tài)，另外，構(gòu)造造成的圍巖破碎，其碎脹壓力也容易使圍巖產(chǎn)生碎脹變形。對于如此大的構(gòu)造應(yīng)力和松散圍巖，采用被動的或單一的支護(hù)方式是難以奏效的。

二、 支護(hù)方式的選擇

為適應(yīng)巷道難維護(hù)的特點(diǎn)，應(yīng)優(yōu)先選擇具有如下特點(diǎn)的支護(hù)形式：

1、直接作用于周邊淺部圍巖，針對破壞特點(diǎn)、強(qiáng)度弱化的原因及時有效地采取加固措施。

2、在巷道圍巖的變形過程中維護(hù)，在不同階段分別采取“護(hù)”、“讓”、“支”、“限”的技術(shù)，以適應(yīng)圍巖的變形特征，并最大限度地利用圍巖的自承能力，實(shí)現(xiàn)圍巖穩(wěn)定。

3、主動加固并直接改善圍巖破裂體力學(xué)性能，以最大限度地提高圍巖的承載能力，促使圍巖形成整體結(jié)構(gòu)。

4、由于構(gòu)造應(yīng)力的方向性、巖體賦存的不均勻性和分層性，巷道周圍會出現(xiàn)一些薄弱部位，應(yīng)及時采取主動支護(hù)手段，有效地強(qiáng)化這些關(guān)鍵部位。

三、巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

（一）采用的支護(hù)技術(shù)路線

由于袁店礦井煤層埋藏深、地壓大，地質(zhì)條件復(fù)雜，根據(jù)施工單位的實(shí)際管理經(jīng)驗(yàn)和操作技術(shù)特點(diǎn)及以動態(tài)分步加固、過程控制的軟巖巷道綜合控制思想，結(jié)合巷道難維護(hù)的特點(diǎn)、支護(hù)選型原則，本設(shè)計(jì)采用分段支護(hù)的思想，因地制宜，以錨網(wǎng)+錨索+噴射混凝土主動支護(hù)為主，多種支護(hù)方式并用，既保證巷道支護(hù)的穩(wěn)定可靠，又兼顧經(jīng)濟(jì)合理適應(yīng)快速掘進(jìn)的需要。

（二）具體支護(hù)形式

根據(jù)巷道圍巖賦存情況，將礦區(qū)圍巖穩(wěn)定性分為三種區(qū)域，分別采取不同的支護(hù)形式。

1、 圍巖分類：

圍巖分類 巖層描述 巷道開掘后圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)（3-5m跨度） 巖種舉例

類別 名稱

Ⅰ 穩(wěn)定巖層 1、完整堅(jiān)硬巖層，不易風(fēng)化

2、層狀巖層層間膠結(jié)好，無軟弱夾層 圍巖穩(wěn)定，長期不支護(hù)無碎塊掉落現(xiàn)象 完整的玄武巖、石英質(zhì)砂巖等

Ⅱ 穩(wěn)定性較好巖層 1完整比較堅(jiān)硬巖層

2、層狀巖層，膠結(jié)較好

3、堅(jiān)硬塊狀巖層，裂隙面閉合，無泥質(zhì)充填 能維持一個月以上穩(wěn)定，會產(chǎn)生局部巖體掉落 膠結(jié)好的砂巖、礫巖等

Ⅲ 中等穩(wěn)定巖層 1、完整的中硬巖層

2、層狀巖層以堅(jiān)硬巖層為主，加有少數(shù)軟巖層

3比較堅(jiān)硬的塊狀巖層 圍巖的穩(wěn)定時間僅有幾天 砂巖、砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、石灰?guī)r、硬質(zhì)凝灰?guī)r

Ⅳ 穩(wěn)定性較差巖層 1、較軟的完整巖層

2、中硬的層狀巖

3、中硬的塊狀巖層 圍巖很容易產(chǎn)生冒頂片幫 頁巖、泥巖、膠結(jié)不好的砂巖、硬煤

Ⅴ 不穩(wěn)定巖層 1、易風(fēng)化潮解剝落的松軟巖層

2、各種類破碎巖層 炭質(zhì)頁巖、花斑泥巖、軟質(zhì)凝灰?guī)r、煤、破碎的各類巖石

（三）支護(hù)形式

（1）、當(dāng)圍巖完整，穩(wěn)定性高區(qū)域如：Ⅰ、Ⅱ類巖層（即巖層完整性好，開挖后不立即支護(hù)也能保持完整，沒有明顯破裂和變形），采用錨網(wǎng)噴＋錨索＋注漿支護(hù)。

錨桿采用Φ20 ×2400mm等強(qiáng)樹脂錨桿，噴厚150mm，鋼筋網(wǎng)采用Φ6mm帶肋鋼筋加工，長×寬=1600×900mm，網(wǎng)格100×100mm，錨桿間排距700×700mm，噴射砼強(qiáng)度C20。

（2）、圍巖穩(wěn)定程度中等區(qū)域如：Ⅲ類巖層（即頂板巖層塊狀膠結(jié)程度較高，開挖后自穩(wěn)能力強(qiáng)，但巖層節(jié)理較發(fā)育，易出現(xiàn)預(yù)生裂隙），采用錨網(wǎng)噴＋U36型棚＋注漿支護(hù)。

例如架棚巷道凈斷面尺寸底寬×中高=5200 mm×4200mm。采用錨架噴注方案，具體施工工藝流程為：錨網(wǎng)噴→U型棚支護(hù)→噴漿→壁后注漿。

2.1 U36型棚支護(hù)

爆破后敲幫問頂，將活矸處理掉，若頂板十分破碎，可采用超前預(yù)注漿，布置5～7根超前預(yù)注漿錨桿，注馬麗散超前管理頂板，并采用撞楔進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，超前注漿錨桿兼作撞楔使用，撞楔間距為200mm。

2.2噴漿后壁后充填

架棚完畢后，噴射混凝土，一定要將U型鋼后噴射均勻和充填密實(shí)。

噴射混凝土封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化潮解，混凝土配比，水泥:黃沙:石子=1:2:2。噴層厚度100mm，確保將U型棚完整封閉，并保證U型棚后有不少于設(shè)計(jì)噴厚90%的混凝土墊層，防止注漿時跑漏漿液；噴射混凝土作業(yè)緊跟迎頭施工，噴射后混凝土要7天內(nèi)三班灑水養(yǎng)護(hù)。

2.3 壁后充填注漿

注漿材料采用425#普通硅酸鹽水泥（也可采用水泥水玻璃雙液漿）或化學(xué)漿液注漿控頂，進(jìn)行封堵大型裂隙和淺層破碎圍巖體加固。

按設(shè)計(jì)要求，將漿液注入到巷道輪廓以外的松散的巖體內(nèi)，使松散的巖體粘結(jié)，形成一個注漿硬殼帷幕，并根據(jù)需要控制粘結(jié)高度。

注漿采用425#普通硅酸鹽水泥，水灰比0.85～1.0。

2.4錨桿、關(guān)鍵部位錨索支護(hù)

在充填注漿結(jié)束后采用M20-Φ20×2400mm錨桿對幫、頂板進(jìn)行支護(hù)。錨桿間距為800mm，排距600mm；在巷道頂區(qū)每兩排棚距(6000mm)布置3套Φ17.8×6300mm頂部錨索（錨索與錨桿錯開布置），錨索間距1500mm，安裝錨索時頂錨索每孔使用一卷K2550和兩卷Z2550型樹脂藥卷。

2.5 幫部錨桿及錨索強(qiáng)化支護(hù)

滯后迎頭適當(dāng)距離進(jìn)行幫部錨桿支護(hù)及幫部錨索加強(qiáng)支護(hù)方案（緊跟扒矸機(jī)后施工）。

幫部錨桿間距為800mm，排距6000mm。

在巷道幫部布置2套Φ17.8×6300mm幫部錨索，錨索間距1500mm，安裝幫錨索使用一卷K2550和兩卷Z2550型樹脂藥卷，預(yù)緊力120kN。

2.6 幫部鎖腿加強(qiáng)方案

考慮到現(xiàn)場圍巖破碎，結(jié)合后路巷道的維護(hù)情況，必須對U型棚進(jìn)行鎖腿加強(qiáng)支護(hù)，可根據(jù)前面工序在扒矸機(jī)后進(jìn)行，在復(fù)噴與深孔注漿后完成。

每一架U型棚在1m腰線向下500mm位置進(jìn)行錨索配合11#工字鋼鎖腿，每根工字鋼均勻布置3根錨索，錨索間距1500mm，工字鋼長度4m。

（3）、過斷層破碎帶及穿煤期間，圍巖穩(wěn)定性較差,不具備可錨性區(qū)域如：Ⅳ、Ⅴ類巖層 (即巖層膠結(jié)程度低，開挖后自穩(wěn)能力差，空頂自穩(wěn)時間很短或隨掘隨冒，采用超前支護(hù)撞楔護(hù)頂，當(dāng)頂板自穩(wěn)時間極短，不能滿足頂板錨桿施工的嚴(yán)重破碎段，宜采用超前預(yù)注漿的方式固頂)，采用36U型棚＋打明錨桿＋滯后注漿支護(hù)。

全封閉架錨注方案工藝流程為：超前預(yù)注漿→U型棚支護(hù)→初噴后充實(shí)→噴漿→壁后注漿→打明錨桿。

四、說明

（1）為了保持巷道穩(wěn)定，不需再進(jìn)行返修，特殊情況可考慮局部加固；

（2）從支護(hù)方案及支護(hù)理論上，要著眼于注漿與錨注聯(lián)合支護(hù)，充分利用圍巖自身承載能力，實(shí)現(xiàn)主動支護(hù)，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；

（3）要充分考慮到巷道圍巖破碎的特點(diǎn)，采用全斷面支護(hù)；

（4）加強(qiáng)對水的治理，改善圍巖物理力學(xué)性能，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力；

（5）支護(hù)方案在滿足技術(shù)前提下，確保安全生產(chǎn)，力爭盡量降低成本，加快施工速度，降低勞動強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。