支护一体化技术在软岩巷道加固中的应用

刘 悝

（中煤科工集团 重庆设计研究院，重庆404100）

1 概况

41011综放工作面为一号井工矿第一个工作面。工作面所采煤层为石炭系上统太原组顶部4＃煤层，煤层结构复杂，由2～6个煤分层组成。夹矸多为高岭岩和炭质泥岩，为稳定可采煤层。工作面4＃1煤厚平均6.67m，4＃2煤平均厚2.05m，合计厚度平均为8.72m。

41011综放工作面运输平巷巷道断面为矩形。掘进净断面宽×高＝5m×3.5m。顶板采用锚网、锚索联合支护，左旋无纵筋螺纹钢锚杆Φ22×2400mm，锚杆间排距900mm×900mm，锚杆每排6根，距左、右帮各250mm。锚索居中双排布置，间排距2400mm×2700mm，锚深7.0m。巷道帮锚杆2根，间排距1200mm×900mm，上部锚杆距顶板350mm，Φ18×1700mm普通圆钢锚杆；顶网为Φ4钢筋经纬网，规格为3.0m×1.1m；帮网为Φ4钢筋经纬网，规格为3.0m×1.4m。

在该巷道投入使用后，由于节理面发育而造成垮塌现象，不仅影响工程进度，而且危及巷道运输及行人安全，为此采用集初喷钢纤维混凝土＋挂网＋预应力锚杆＋注浆锚杆的一体化支护技术进行加固处理。该技术糅合了柔性支护的钢纤维和刚性支护的预应力锚杆，将柔性支护与刚性支护的优点相互结合，充分发挥了围岩的支撑作用，保证围岩的安全开挖。

2 初喷钢纤维混凝土＋挂网

对危险段首先进行初喷钢纤维混凝土及挂网（见图1），使得危险段围岩初步得到控制，其中网喷混凝土在喷射前布设钢筋网，钢筋直径为Φ6.5mm，钢筋网采用在加工场将钢筋调直断料后，运至施工部位现场帮扎编制成网，间距为150mm。为减少对环境的污染，喷射方法选用湿喷法。

主要材料包括水泥、骨料、外加剂、钢筋网、钢纤维、外掺料等，其中钢筋网根据设计要求采用屈服强度不低于235MPa的光面钢筋（I级钢筋）绑扎成型；钢纤维采用冷拉高强钢丝，其抗拉强度不得低于1000MPa，纤维的直径为0.3～0.5mm，长度20～35mm，两端带弯钩；外掺料：当工程需要采用外掺料时，掺量应通过试验确定，加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。

采用湿喷台车进行混凝土喷射作业，喷射料在临时拌和站和混凝土生产系统拌制，采用9～12m3搅拌车运输。

图1 初喷钢纤维混凝土及挂网

施工过程包括受喷面准备、混合料的制备、挂网施工、喷射作业、钢纤维喷射混凝土、养护六个步骤，其中喷射混凝土施工按GB50086－2001有关规定执行。

3 预应力锚杆

对危险段进行初喷钢纤维混凝土及挂网后，进行相应的系统支护，该阶段内的支护是将来围岩稳定的重要支撑，因此其实施应更加严谨。

预应力锚杆的现场工艺试验，按照监理工程师的要求及设计技术参数对其进行施工工艺试验，以便指导施工。每次进行锚杆张拉试验，必须有监理工程师在场时进行。试验报告报送监理工程师审批合格后实施。

预应力锚杆在托板安装后必须定期检查其紧固情况，如有松动及时处理；对间距较小的锚杆群张拉时，相邻锚杆间采用跳花分批分次张拉，以尽量降低群锚效应。

张拉工具或机具使用前须进行配套、率定，率定成果报监理工程师审批后作为正式施工依据。

千斤顶连续使用逾半年或经维修后再使用的张拉设备和仪表必须由法定计量单位再次进行标定，并出具标定证明文件及资料。

预应力锚杆施工完毕后，外露部分利用后期喷射混凝土覆盖保护。

图2 预应力锚杆、喷混、挂网共同实施后效果

图3 预应力锚杆施加效果

4 支护效果

41011综放工作面运输平巷危险区段经采用支护一体化技术加固处理后，经过一年多运行，经受住多次采动动压影响，至今支护结构整体强度与稳定性良好，达到了预期目的（见图2、图3），同时，也为以后类似工程的维修与加固提供了可借鉴的经验。

〔1〕陈炎光，陆士良.中国煤矿巷道围岩控制〔M〕.徐州：中国矿业大学出版社，1994.

〔2〕谢文兵，陈晓祥，郑百生.采矿工程问题数值模拟研究与分析〔M〕.徐州：中国矿业大学出版社，2005.

〔3〕王志江.近距离煤层煤柱下方布置综采工作面开采技术〔J〕.能源技术与管理.2013，（3）：74－76.