支護一體化技術在軟巖巷道加固中的應用

劉 悝

（中煤科工集團 重慶設計研究院，重慶404100）

1 概況

41011綜放工作面為一號井工礦第一個工作面。工作面所采煤層為石炭系上統太原組頂部4＃煤層，煤層結構復雜，由2～6個煤分層組成。夾矸多為高嶺巖和炭質泥巖，為穩定可采煤層。工作面4＃1煤厚平均6.67m，4＃2煤平均厚2.05m，合計厚度平均為8.72m。

41011綜放工作面運輸平巷巷道斷面為矩形。掘進凈斷面寬×高＝5m×3.5m。頂板采用錨網、錨索聯合支護，左旋無縱筋螺紋鋼錨桿Φ22×2400mm，錨桿間排距900mm×900mm，錨桿每排6根，距左、右幫各250mm。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；頂網為Φ4鋼筋經緯網，規格為3.0m×1.1m；幫網為Φ4鋼筋經緯網，規格為3.0m×1.4m。

在該巷道投入使用后，由于節理面發育而造成垮塌現象，不僅影響工程進度，而且危及巷道運輸及行人安全，為此采用集初噴鋼纖維混凝土＋掛網＋預應力錨桿＋注漿錨桿的一體化支護技術進行加固處理。該技術糅合了柔性支護的鋼纖維和剛性支護的預應力錨桿，將柔性支護與剛性支護的優點相互結合，充分發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

對危險段首先進行初噴鋼纖維混凝土及掛網（見圖1），使得危險段圍巖初步得到控制，其中網噴混凝土在噴射前布設鋼筋網，鋼筋直徑為Φ6.5mm，鋼筋網采用在加工場將鋼筋調直斷料后，運至施工部位現場幫扎編制成網，間距為150mm。為減少對環境的污染，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、鋼纖維、外摻料等，其中鋼筋網根據設計要求采用屈服強度不低于235MPa的光面鋼筋（I級鋼筋）綁扎成型；鋼纖維采用冷拉高強鋼絲，其抗拉強度不得低于1000MPa，纖維的直徑為0.3～0.5mm，長度20～35mm，兩端帶彎鉤；外摻料：當工程需要采用外摻料時，摻量應通過試驗確定，加外摻料后的噴射混凝土性能必須滿足設計要求。

采用濕噴臺車進行混凝土噴射作業，噴射料在臨時拌和站和混凝土生產系統拌制，采用9～12m3攪拌車運輸。

圖1 初噴鋼纖維混凝土及掛網

施工過程包括受噴面準備、混合料的制備、掛網施工、噴射作業、鋼纖維噴射混凝土、養護六個步驟，其中噴射混凝土施工按GB50086－2001有關規定執行。

3 預應力錨桿

對危險段進行初噴鋼纖維混凝土及掛網后，進行相應的系統支護，該階段內的支護是將來圍巖穩定的重要支撐，因此其實施應更加嚴謹。

預應力錨桿的現場工藝試驗，按照監理工程師的要求及設計技術參數對其進行施工工藝試驗，以便指導施工。每次進行錨桿張拉試驗，必須有監理工程師在場時進行。試驗報告報送監理工程師審批合格后實施。

預應力錨桿在托板安裝后必須定期檢查其緊固情況，如有松動及時處理；對間距較小的錨桿群張拉時，相鄰錨桿間采用跳花分批分次張拉，以盡量降低群錨效應。

張拉工具或機具使用前須進行配套、率定，率定成果報監理工程師審批后作為正式施工依據。

千斤頂連續使用逾半年或經維修后再使用的張拉設備和儀表必須由法定計量單位再次進行標定，并出具標定證明文件及資料。

預應力錨桿施工完畢后，外露部分利用后期噴射混凝土覆蓋保護。

圖2 預應力錨桿、噴混、掛網共同實施后效果

圖3 預應力錨桿施加效果

4 支護效果

41011綜放工作面運輸平巷危險區段經采用支護一體化技術加固處理后，經過一年多運行，經受住多次采動動壓影響，至今支護結構整體強度與穩定性良好，達到了預期目的（見圖2、圖3），同時，也為以后類似工程的維修與加固提供了可借鑒的經驗。

〔1〕陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制〔M〕.徐州：中國礦業大學出版社，1994.

〔2〕謝文兵，陳曉祥，鄭百生.采礦工程問題數值模擬研究與分析〔M〕.徐州：中國礦業大學出版社，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〔J〕.能源技術與管理.2013，（3）：74－76.