錨梁（帶）網(wǎng)索支護大斷面硐室支護技術(shù)

王志敏

摘要：施工特大斷面硐室，采用錨梁（帶）網(wǎng)索支護成功地取代了以往采用的混凝土砌碹支護和架硼支護。

關(guān)鍵詞：特大斷面硐室；錨梁（帶）網(wǎng)索支護；分層分段正臺階施工方法

一、硐室斷面規(guī)格和支護形式選擇

1、斷面規(guī)格

該硐室為三心拱斷面，設(shè)計總長度為21m，硐室掘斷面寬12m，掘高5.6m，斷面積為56.9㎡，凈斷面寬11.4 m，凈高5.3m，凈斷面積為52.3㎡，屬于特大斷面硐室。由于硐室斷面跨度大、施工工藝比較復(fù)雜、所使用年限比較長（為礦井服務(wù)年限），所以對巷道支護方法，支護材料，工程質(zhì)量等要求都要從經(jīng)濟、堅固、工期短和施工方便等方面綜合考慮。

2、支護形式選擇

原設(shè)計支護方式為混凝土砌碹支護，厚400㎜壁后充填100㎜，雖然支護強度大，整體效果較好，服務(wù)年限長，但是施工進度慢，工期長，支護成本高，安全可靠性差，受動壓影響易掉碹空頂，維護費用高。考慮到現(xiàn)有采掘情況，采區(qū)接替緊張，經(jīng)多次技術(shù)論證，決定改進支護方式。根據(jù)巷道實際所處圍巖性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巷道寬度確定支護形式采用錨梁（帶）網(wǎng)索支護。

二、支護機理及參數(shù)選擇

巷道開掘以后，應(yīng)力發(fā)生重新分布，在兩幫與頂?shù)装甯浇紩霈F(xiàn)一定范圍的塑性區(qū)，導(dǎo)致硐室圍巖穩(wěn)定性下降。塑性區(qū)外圈雖然會發(fā)生一定程度的塑性破壞，但在三向應(yīng)力的作用下，巖體承載能力仍然較大，應(yīng)力大于原始應(yīng)力；在塑性區(qū)內(nèi)圈由于最大應(yīng)力和最小應(yīng)力的差值較大，圍巖破壞區(qū)破碎嚴重，巖體承載能力較底，應(yīng)力低于原始應(yīng)力。如果支護不及時或支護方式、支護強度達不到要求，就會產(chǎn)生圍巖破碎區(qū)，嚴重會導(dǎo)致冒頂，所以對支護方式選擇優(yōu)為重要。現(xiàn)通過以下理論確定支護方式：

通過以上兩種理論計算得到硐室圍巖穩(wěn)定性系數(shù)均小于1，說明單有錨梁（帶）網(wǎng)噴支護已不符合實際，則必須采用錨梁（帶）網(wǎng)索支護。

錨梁（帶）網(wǎng)索支護是在錨梁（帶）網(wǎng)噴支護的基礎(chǔ)上增加了錨索支護，由于錨索的補強作用，增加了錨桿支護形成的承栽結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使更大范圍的巖體承載。它適用于復(fù)雜困難條件巷道，包括大斷面巷道、放頂煤開采涉及的煤頂和全煤巷道、復(fù)合頂板和松軟破碎圍巖巷道，高地應(yīng)力巷道、受采動和地質(zhì)構(gòu)造影響的巷道等。

硐室采用三次支護，首先使用錨網(wǎng)支護形成第一層組合梁，緊接采用4.3m錨索對第一層錨桿不穩(wěn)定巖層進行穩(wěn)定支護。形成第二層組合梁，由于所掘巷道跨度大、服務(wù)年限長、所處煤層厚（12.1m）、圍巖不穩(wěn)定等因數(shù)；在第一次支護的基礎(chǔ)上進行第二次支護，采用15m錨索一次打到5#煤層頂板上，可將下部不穩(wěn)定巖層錨固在上部穩(wěn)定的巖層中，同時使預(yù)應(yīng)力增加，保證巷道支護的穩(wěn)定性。第三次支護是采用掛網(wǎng)噴射混凝土支護，是對錨桿群支護的基礎(chǔ)上形成統(tǒng)一的整體，增強了支撐力，并起道保護層的作用，使硐室達到設(shè)計的斷面。

三、巷道施工方式和支護工藝

硐室掘進采用EBZ-150A掘進機。正循環(huán)作業(yè)，掘一排，錨一排。先臨時噴漿，在二次噴漿。

根據(jù)硐室實際情況，鑒于硐室斷面大不能一次全斷面掘進，所使用正臺階和分段工作面施工方法，分上下二層和左右兩段。先掘左幫上部（Ⅰ）段6.5m， 待掘進5m，全部支護完后，再掘右?guī)蜕喜浚á颍?.5m，待支護完畢后，在掘左幫上部段，交替掘進，始終保持Ⅰ、Ⅱ兩段相距5m的距離。完成硐室全長，最后一次掘下部（Ⅲ）1.6的水墻。

工藝流程：敲幫問頂→斷面檢查→掘進→鉆2.2m的錨桿眼→安裝2.2m錨桿→掛金屬網(wǎng)（鋼筋梯形梁已和金屬網(wǎng)綁在一起）→鉆4.3m的錨索眼→安設(shè)4.3m的錨索→掘進→同以上流程步驟在支護一排后→鉆15m的錨索眼→安設(shè)15m的錨索→等硐室上部全部工程完工后，在一次掘下部1.6的水墻→鉆2.2m的幫錨桿眼→掛金屬網(wǎng)→上鋼筋梯形梁→安設(shè)2.2m的錨桿→進行第一次噴射混凝土50～100㎜。

四、技術(shù)要求

1、在施工過程時，應(yīng)配技術(shù)員跟班作業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題立即停止掘進。

2、在各段支護之間，兩金屬網(wǎng)搭接處必須保持100㎜的重疊，并用鐵絲綁緊。

3、嚴格施工質(zhì)量，錨桿、錨索的深度、角度要符合設(shè)計要求。

五、結(jié)論

通過施工實踐和后期觀測證明，大斷面硐室采用這種施工工藝是可行合理的。它不僅能在硐室中適用，還可用于圍巖破碎、條件復(fù)雜的巷道、巷道過斷層時使用。

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