锚梁（带）网索支护大断面硐室支护技术

王志敏

摘要：施工特大断面硐室，采用锚梁（带）网索支护成功地取代了以往采用的混凝土砌碹支护和架硼支护。

关键词：特大断面硐室；锚梁（带）网索支护；分层分段正台阶施工方法

一、硐室断面规格和支护形式选择

1、断面规格

该硐室为三心拱断面，设计总长度为21m，硐室掘断面宽12m，掘高5.6m，断面积为56.9㎡，净断面宽11.4 m，净高5.3m，净断面积为52.3㎡，属于特大断面硐室。由于硐室断面跨度大、施工工艺比较复杂、所使用年限比较长（为矿井服务年限），所以对巷道支护方法，支护材料，工程质量等要求都要从经济、坚固、工期短和施工方便等方面综合考虑。

2、支护形式选择

原设计支护方式为混凝土砌碹支护，厚400㎜壁后充填100㎜，虽然支护强度大，整体效果较好，服务年限长，但是施工进度慢，工期长，支护成本高，安全可靠性差，受动压影响易掉碹空顶，维护费用高。考虑到现有采掘情况，采区接替紧张，经多次技术论证，决定改进支护方式。根据巷道实际所处围岩性质、地质结构和巷道宽度确定支护形式采用锚梁（带）网索支护。

二、支护机理及参数选择

巷道开掘以后，应力发生重新分布，在两帮与顶底板附近都会出现一定范围的塑性区，导致硐室围岩稳定性下降。塑性区外圈虽然会发生一定程度的塑性破坏，但在三向应力的作用下，岩体承载能力仍然较大，应力大于原始应力；在塑性区内圈由于最大应力和最小应力的差值较大，围岩破坏区破碎严重，岩体承载能力较底，应力低于原始应力。如果支护不及时或支护方式、支护强度达不到要求，就会产生围岩破碎区，严重会导致冒顶，所以对支护方式选择优为重要。现通过以下理论确定支護方式：

通过以上两种理论计算得到硐室围岩稳定性系数均小于1，说明单有锚梁（带）网喷支护已不符合实际，则必须采用锚梁（带）网索支护。

锚梁（带）网索支护是在锚梁（带）网喷支护的基础上增加了锚索支护，由于锚索的补强作用，增加了锚杆支护形成的承栽结构的稳定性，使更大范围的岩体承载。它适用于复杂困难条件巷道，包括大断面巷道、放顶煤开采涉及的煤顶和全煤巷道、复合顶板和松软破碎围岩巷道，高地应力巷道、受采动和地质构造影响的巷道等。

硐室采用三次支护，首先使用锚网支护形成第一层组合梁，紧接采用4.3m锚索对第一层锚杆不稳定岩层进行稳定支护。形成第二层组合梁，由于所掘巷道跨度大、服务年限长、所处煤层厚（12.1m）、围岩不稳定等因数；在第一次支护的基础上进行第二次支护，采用15m锚索一次打到5#煤层顶板上，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中，同时使预应力增加，保证巷道支护的稳定性。第三次支护是采用挂网喷射混凝土支护，是对锚杆群支护的基础上形成统一的整体，增强了支撑力，并起道保护层的作用，使硐室达到设计的断面。

三、巷道施工方式和支护工艺

硐室掘进采用EBZ-150A掘进机。正循环作业，掘一排，锚一排。先临时喷浆，在二次喷浆。

根据硐室实际情况，鉴于硐室断面大不能一次全断面掘进，所使用正台阶和分段工作面施工方法，分上下二层和左右两段。先掘左帮上部（Ⅰ）段6.5m， 待掘进5m，全部支护完后，再掘右帮上部（Ⅱ）5.5m，待支护完毕后，在掘左帮上部段，交替掘进，始终保持Ⅰ、Ⅱ两段相距5m的距离。完成硐室全长，最后一次掘下部（Ⅲ）1.6的水墙。

工艺流程：敲帮问顶→断面检查→掘进→钻2.2m的锚杆眼→安装2.2m锚杆→挂金属网（钢筋梯形梁已和金属网绑在一起）→钻4.3m的锚索眼→安设4.3m的锚索→掘进→同以上流程步骤在支护一排后→钻15m的锚索眼→安设15m的锚索→等硐室上部全部工程完工后，在一次掘下部1.6的水墙→钻2.2m的帮锚杆眼→挂金属网→上钢筋梯形梁→安设2.2m的锚杆→进行第一次喷射混凝土50～100㎜。

四、技术要求

1、在施工过程时，应配技术员跟班作业，发现问题立即停止掘进。

2、在各段支护之间，两金属网搭接处必须保持100㎜的重叠，并用铁丝绑紧。

3、严格施工质量，锚杆、锚索的深度、角度要符合设计要求。

五、结论

通过施工实践和后期观测证明，大断面硐室采用这种施工工艺是可行合理的。它不仅能在硐室中适用，还可用于围岩破碎、条件复杂的巷道、巷道过断层时使用。

参考文献：

[1]康红普 王金华等.煤巷锚杆支护理论与成套技术.煤炭工业出版社 2007

[2]王旭等.最新矿山井巷工程施工综合技术与标准规范.煤炭科技出版社.2009.

[3]王连国等.深部高应力及软岩巷道锚杆支护技术研究.岩石力学与工程学报.科学出版社.2005.

[4]徐永圻.煤矿开采学.徐州：中国矿业大学出版社，2009.