錨網(wǎng)索噴與U型鋼可縮性金屬支架聯(lián)合支護(hù)方式在采空區(qū)下機(jī)頭硐室大斷面施工中的實(shí)踐應(yīng)用

錢(qián)義楠新疆伊寧潘津工業(yè)煤礦

錨網(wǎng)索噴與U型鋼可縮性金屬支架聯(lián)合支護(hù)方式在采空區(qū)下機(jī)頭硐室大斷面施工中的實(shí)踐應(yīng)用

錢(qián)義楠
新疆伊寧潘津工業(yè)煤礦

本文主要結(jié)合潘津工業(yè)煤礦當(dāng)前地質(zhì)條件、圍巖情況介紹了我單位掘進(jìn)巷道在穿過(guò)煤（巖）層、采空區(qū)下等特殊地段時(shí)，采用錨網(wǎng)索噴與U型鋼可縮性金屬支架聯(lián)合支護(hù)工藝實(shí)踐，通過(guò)對(duì)各種支護(hù)工藝的密切、有效結(jié)合，快速、有效解決了復(fù)雜底段下的支護(hù)問(wèn)題，保證了施工安全，確保了巷道后期穩(wěn)定性，為類(lèi)似巷道的支護(hù)提供有益的借鑒和參考依據(jù)。

錨網(wǎng)索噴；U型鋼可縮性金屬支架；聯(lián)合支護(hù)；大斷面施工

一、概述

潘津工業(yè)煤礦二采區(qū)可采煤層為23～25#煤層，煤層厚度12.49～20.87m，平均厚度17.03m，與26#煤層間距1.97～3.52m，屬較穩(wěn)定的厚煤層，二采區(qū)為一單翼采區(qū)，采區(qū)走向長(zhǎng)0.6～1.2km，傾斜寬0.3～0.5km，面積約0.5km2，采區(qū)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.9Mt/a。

根據(jù)煤層頂?shù)装鍡l件及生產(chǎn)情況，通過(guò)與設(shè)計(jì)院結(jié)合，沿23～25#煤層布置采區(qū)軌道、運(yùn)輸和回風(fēng)三條下山，巷道均沿煤層底板布置。二采區(qū)軌道下山通過(guò)采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)與+730m井底車(chē)場(chǎng)巷道連接，膠帶運(yùn)輸下山通過(guò)井底煤倉(cāng)與主斜井連接，回風(fēng)下山與現(xiàn)有22#煤采區(qū)回風(fēng)石門(mén)連通，形成完善的運(yùn)輸、行人和通風(fēng)系統(tǒng)。

二采區(qū)膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室由主體巷道、驅(qū)動(dòng)硐室、電控硐室、電控硐室通道等組成，布置在23～25#煤、26#煤層中，總施工長(zhǎng)度為106.3m。主體巷道、驅(qū)動(dòng)硐室、電控硐室、電控硐室通道巷道斷面均為直墻半圓拱，其中主體巷道斷面凈寬5000mm，凈高4500mm，巷道斷面較大。膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室設(shè)計(jì)底板標(biāo)高為+ 734.0m，對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高為+816.m。通過(guò)鉆探探明膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室上部老窯采空區(qū)底板標(biāo)高為+747.m，且老窯采空區(qū)地質(zhì)資料不詳。

根據(jù)資料得出，二采區(qū)膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室頂板標(biāo)高與原老窯采空區(qū)底板標(biāo)高高差約為8.0m，圍巖情況不穩(wěn)定；膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室頂板標(biāo)高與對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高高差約為77.0m，煤層埋藏較淺、頂板管理難度較大。采取何種科學(xué)、合理、有效、安全的支護(hù)方案是一大難題，經(jīng)過(guò)多次論證、反復(fù)研究，通過(guò)錨桿對(duì)圍巖松動(dòng)圈內(nèi)的圍巖頂板進(jìn)行組合梁加固支護(hù)，再將預(yù)應(yīng)力錨索錨固到頂板深部，利用預(yù)應(yīng)力錨索的高承載力對(duì)巷道頂板進(jìn)行錨固支護(hù)，使頂板在錨桿支護(hù)下形成組合梁的作用得到加強(qiáng)，將錨網(wǎng)支護(hù)形成的次生承載層與圍巖的堅(jiān)固承載層相連，阻止次生承載層失穩(wěn)引起頂板垮落。錨桿與其穿過(guò)的巖體形成承載加固拱，噴射混凝土層封閉圍巖，防止風(fēng)化剝落，和圍巖結(jié)合在一起，對(duì)錨桿間的表面巖石起支護(hù)作用，加固和提高巖石拱的承載能力。同時(shí)，選擇適用于地壓大、地壓不穩(wěn)定和圍巖變形量大巷道的拱形可縮性金屬支架，以加強(qiáng)支架沿巷道軸線(xiàn)方向的穩(wěn)定性。

最終，決定采用高強(qiáng)錨桿+鋼筋網(wǎng)+預(yù)應(yīng)力錨索+噴射混凝土支護(hù)進(jìn)行支護(hù)管理，為加強(qiáng)支護(hù)，再采用架設(shè)U型鋼可縮性金屬支架支護(hù)作為補(bǔ)充支護(hù)。該段巷道頂板管理的復(fù)雜性及支護(hù)工作的難度，在我單位施工的巷道中時(shí)絕無(wú)僅有的。

二、永久支護(hù)方案確定

1、該巷道全斷面采用Ф20×L2500mm高強(qiáng)錨桿，間排距為800×800mm，起錨高度不大于400mm。每根錨桿使用MSCK2350與MSK2350型樹(shù)脂錨固劑各一支，鐵托盤(pán)規(guī)格為150×150×8mm，螺母扭矩不小于150N·m，要求高強(qiáng)錨桿托盤(pán)緊貼巖面。高強(qiáng)錨桿外露長(zhǎng)度為+10～+40mm，錨桿間排距允許誤差為±100mm，錨桿角度≥75°，要求高強(qiáng)錨桿安裝牢固，托盤(pán)密貼巖面。

2、全斷面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)規(guī)格為長(zhǎng)×寬為2000× 1000mm，網(wǎng)格規(guī)格為100×100mm，采用Ф4.0mm鋼筋雙面焊接。鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度為100mm，每200mm使用雙股14#鐵絲三花連接，扭轉(zhuǎn)不少于3圈，網(wǎng)片距底板高度不大于100mm，要求網(wǎng)間壓接牢固，并壓實(shí)。

3、全段面噴射混凝土支護(hù)。采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的復(fù)合硅酸鹽水泥，石子粒徑為5～10mm。噴漿厚度為200mm，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。水泥、水洗沙、米石的重量配比為1：2：2，速凝劑摻量為水泥重量的3%～5%，噴漿基礎(chǔ)深度為100mm。巷道每25m施工一組觀測(cè)孔，每組觀測(cè)孔打3個(gè)（兩幫起拱線(xiàn)位置各一個(gè)、頂部中心一個(gè)）且均勻布置。

4、架設(shè)29 U型鋼可縮性金屬支架。支架材質(zhì)為20MnK，支架半徑為2500mm，搭接長(zhǎng)度為500mm，支架排距為800mm，卡纜螺栓扭矩大于150N·m，要求U型鋼支架、卡纜、螺栓、拉桿等材質(zhì)、規(guī)格、強(qiáng)度符合規(guī)定。

5、施工期間、預(yù)應(yīng)力錨索沿巷道施工方位左、右偏移巷道中心線(xiàn)1300mm各布置一排（三花布置），間距為3200mm，錨索采用規(guī)格為Φ15.20mm的鋼絞線(xiàn)加工，拉伸強(qiáng)度為1860Mpa，破斷負(fù)荷為275KN，伸長(zhǎng)率Lo≥4.3%，松弛率≤2.5%，長(zhǎng)度為7300mm，外露長(zhǎng)度為+150～+250mm。每根錨索使用MSCK2350與MSK2350型樹(shù)脂錨固劑各兩支（MSCK2350型錨固劑在上，MSK2350型錨固劑在下），鋼托盤(pán)規(guī)格為300×300×12mm。

6、高強(qiáng)錨桿使用LDZ-200型錨桿拉力計(jì)（額定壓力55MPa，額定張拉力200kN）測(cè)試時(shí)，壓力表讀數(shù)不小于19MPa。使用扭矩扳手測(cè)試Ф20×L2500mm型高強(qiáng)錨桿時(shí)，扭緊力矩讀數(shù)不小于150N· m。

7、錨索采用MS15-180型錨索張拉器加壓錨索時(shí)，壓力表讀數(shù)不小于31.5MPa。頂板完好時(shí)錨索滯后迎頭不得大于2000mm，遇頂板破碎，地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等情況時(shí)要求錨索緊跟迎頭。

8、當(dāng)頂板完好時(shí)，每循環(huán)進(jìn)尺1600mm，當(dāng)煤體較軟或頂板較破碎時(shí)，采取“短掘短支”的施工方法，縮小循環(huán)距為0.8m,兩幫支護(hù)緊跟工作面。掘進(jìn)過(guò)程中巷道先初噴，待機(jī)頭硐室施工完畢后，搭設(shè)腳手架架設(shè)U型支架，待U型支架架設(shè)完畢后再次噴漿。

三、支護(hù)效果檢驗(yàn)

采用以上聯(lián)合支護(hù)措施后，巷道支護(hù)得到有效解決，巷道的安全狀況得到有效保障，頂板管理得到加強(qiáng)，巷道圍巖穩(wěn)定性得到有效控制，提高了承載結(jié)構(gòu)性能，由此看來(lái)，采用這種聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)采空區(qū)下大斷面硐室施工的頂板管理是行之有效的。

[1]東兆星，吳士良.井巷工程.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社出版社.2006

[2]錨網(wǎng)(梁、索)、噴聯(lián)合支護(hù)在巷道特殊地帶的支護(hù)應(yīng)用.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2013

[3]張峰礦用U型鋼支架設(shè)計(jì).淮北礦業(yè).2010