二次支護技術在軟巖巷道中的應用

張兆橋

（中煤能源新疆鴻新煤業有限公司，新疆 呼圖壁 831200）

0 概述

葦子溝礦回風上山聯絡巷在施工中，由于在穿B6煤層及B6煤層底板泥巖。煤質較軟且容易破碎，煤層頂板泥巖為褶曲構造，礦山壓力突顯，煤炮頻現。回風上山聯絡巷在完成錨網噴支護后，巷道沿煤巖結合處壓力較大。頂部、肩窩及兩幫幫體斷裂相錯相對發生位移，底板鼓起，巷道變形嚴重，直接影響了運輸、行人及通風安全。

1 二次支護

巷道開挖后，圍巖由三向應力狀態變為二向應力狀態。在施工給予初次支護后，圍巖由于彈性能和塑性能的作用，產生膨脹壓力，進行應力的重新分配，從而重新達到新的三向應力平衡狀態。在此階段巷道圍巖變形量較大，達到一定程度而初次支護阻力無法繼續維持巷道圍巖應力平衡時，巷道就比人受到破壞，此時必須進行二次支護，提供新的支護阻力，否則巷道變形到一定程度便會發生片幫冒頂現象。

1.1 支護方式確定

鑒于該巷道變形嚴重，且有大面積的片幫和冒頂現象，擬采用錨索、U29型鋼聯合支護方式，即首先處理片幫冒頂部分，然后刷擴至設計架棚支護尺寸，支護時嚴格按照原有支護設計施工兩肩窩加固錨索，使用等級強度為C25的噴射砼進行初噴；最后由外向里架設U29型鋼拱形支架。

支架拱頂、幫之間覆蓋雙層鋼筋網，兩棚左右肩窩各補打錨索進行加強支護，然后使用水泥背板搭接鋪實，頂部打井字垛用背板與頂板接實、背牢，金屬網與巷壁之間有縫隙地方使用木楔背牢；幫部采用花背，最后進行噴漿按巷道設計規格成巷。

1.2 支護參數確定

①錨索及鋼板：錨索選用Φ17.8×8300mm的1860級鋼絞線；每根錨索采用4卷樹脂錨固劑錨固，CK2335，錨固長度為1.4m，錨索外露長度不大于300mm，預應力≥160kN。鋼板采用300×300×16mm的鋼板。

②支架使用U29型鋼制作，棚腿下端焊接鋼板，防止棚腿受壓下沉，規格為 200×200×10mm 鋼板。

③套棚采用單棚，棚距中-中800mm，支架間采用5根拉桿連接（采用20#圓鋼制作）。接茬搭接長度500mm，每個搭接部位采用3付U型卡配以M24mm螺絲固定。棚腿深入底板以下200mm，棚與棚之間采用定位筋連接，每段鋼棚之間為5根定位筋，鋼棚接頂密實，空隙用鋼筋水泥背板花背，水泥背板規格為1000×120×60mm。

④鋼筋網采用Φ6.5mm的圓鋼焊制，網片規格為1800×1000mm，網格為100×100mm,網要壓岔搭接,搭接長度為100mm，相鄰兩塊網之間要用14#鐵絲連接，連接點要均勻布置，間距200mm。

2 施工方法

（1）提前設置好中腰線，對巷道寬度不夠的地段，要用風鎬進行擴幫、拉底。

（2）施工時，要由外向里逐架進行，按中腰線架設，先挖好兩幫腿窩，腿窩深度200mm，立棚腿、背幫、背頂、打撐桿。挖腿窩時要找準腿窩位置，邊挖邊量，深度達到設計要求，上梁、立棚腿時做到動作一致，要有專人照看安全，棚梁上好后，檢查棚子中心是否符合設計要求，如有不符立即處理好再進行固定，打好撐桿。

（3）支架頂、幫部采用鋼筋網覆蓋，再用鋼筋水泥背板花背，背頂、背幫，背幫時遇有超挖、欠挖的地段，要先進行處理，再用水泥背板背實。

（4）架棚段兩端頭各三架棚采用錨桿和加板組合固定防倒。在支第一架棚時，要有專人扶好棚梁、棚腿，待支起第二架棚，背實頂幫，確保安全后，方可松手。

（5）全部支架架好后，再一次性按設計尺寸噴漿成巷。

（6）施工順序：刷擴兩幫、拉底→進行補打錨索、初噴封閉→放線→立棚腿、棚頂→背幫、背頂→打撐桿→噴漿成巷

3 支護效果

采用錨索、U型鋼聯合支護技術對葦子溝礦回風聯絡巷進行維修加固后，有效地控制了巷道的頂板下沉和兩幫的內移變形，形成了有效的組合平衡拱，為下步施工集中回風上山提供了安全保障。

4 軟巖掘進巷道頂板控制措施

4.1 控制頂板的必要性

在軟巖巷道掘進過程中，及時控制頂板是一件十分艱難的過程，由于掘進過程中，軟巖冒落無裂縫、無聲響，隨時都有掉落的可能，給施工人員安全造成較大的危害；積極控制頂板是解決安全施工的必須條件，在此期間我們采取了多種方法進行頂板控制施工。

4.2 保護頂板增加頂板圍巖的自承力

實踐證明：最有效的方法是盡可能的采用光面爆破來掘進巷道，用錨噴方式進行支護，以最大限度地保持圍巖的完整和穩定性，減少上覆巖層的松弛壓力和對圍巖原巖應力狀態的擾動，充分調動圍巖頂板的自承能力，使圍巖與支護共同承載。

4.3 控制軟巖流變，保持支護長期穩定

在軟巖巷道掘進時都強調頂板松軟，要求“短掘短砌”巷道掘進后立即進行永久支護，此時軟巖因流變膨脹發生變形，使剛性支護沒有達到強度前就破壞了，對于軟巖巷道要求及時支護達到封閉圍巖，避免圍巖風干吸水膨脹，仰制圍巖流變的擴大是很必要的，此時，最好采用錨噴技術進行臨時支護然后利用巷道收斂變形，圍巖壓力和支護結構的相互作用，隨找適合允許的臨時支護變形范圍內進行永久支護的最佳時間。

4.4 錨網、噴U型鋼支架聯合支護的應用

在掘進爆破施工采用縮小循環進度，超前撞楔法進行支護及時控制頂板的冒落；然后進行錨網支護控制頂板，加大錨索支護密度控制頂板，在錨網支護結束后立即進行噴漿封閉，避免巖石風化吸水膨脹；在漿體的外圍架設U29鋼拱型支架進行永久支護，支架架設時，兩幫各留有200mm壓力釋放緩沖區，使用軟巖（煤）部分充填，此種聯合支護的方法使用后有效的解決了軟巖巷道支護變形大的問題。

5 總結與體會

（1）與一次成巷不同的二次支護，有其合理的科學依據，根據現場實際發生的情況，可以選用錨桿、錨索、架棚等不同方式的聯合支護方式。

（2）對動壓巷道維修盡量選在動壓來臨之前，對可能受到動壓影響的巷道進行維修加固，不僅可以節約大量人力物力，而且巷道抵抗動壓效果更加明顯。

[1]王仲榮.錨噴聯合支護技術在動壓巖巷維修中的應用[J].河北煤炭，2005（05）.

[2]葦子溝煤礦改擴建初步設計說明書[Z].2011.