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[摘 要]龙煤鹤岗矿业集团振兴煤矿三水平中部区循环车场绕道的恢复扩断面硐室施工中，采用密集锚索、锚杆及全断面挂钢筋网喷碹联合支护，取得了良好的支护效果。
[关键词]密集锚索 全断面挂钢筋网 联合支护
中图分类号：T534 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0239-01
引言：龙煤鹤岗矿业集团振兴煤矿，位于鹤岗矿区的东北部。南邻南山煤矿，北和东邻益新煤矿，西邻原兴山煤矿六井区。
开拓方式为斜井多水平集中大巷分区布置。为老矿井改造和新巷道联合构成各系统。大部分巷道为旧巷恢复扩断面后继续使用，为更好利用旧巷为现在生产服务，使用主动支护方式支护巷道，效果变得更为突出。
现在矿井进入深部开采后，地质条件复杂，地压增大等多种因素影响，巷道的支护和维护变得更大、更困难；因此，为满足矿井生产接续，实现矿井的高产高效，提高巷道的维护和恢复支护强度显得尤其重要。
龙煤鹤岗矿业集团振兴煤矿三水平中部循环车场绕道，原为U型钢架棚支护。使用中由于巷道压力等多项因素影响，架棚受压变形严重，影响里部工作面的运输和通风；由于矿下部生产需要，将原变形严重的巷道由原来不足5.6平方米的巷道扩大到14.3平方米的硐室。经研究决定采用密集锚索、锚杆及全断面挂钢筋网及喷碹联合支护，2年以来，所施工巷道，无论顶板、两帮均未发生大的变化，达到了预期的支护效果。
一、工程概况：
振兴煤矿三水平中部区循环车场绕道恢复扩断面硐室全长50m，在33#煤层底板中施工，33#煤层底板岩性为灰色泥质页岩，岩石节理较发育，施工中穿过多个小断层，且顶板岩石较破碎，巷道净宽为5.0m，净高为2.8m，净断面为13.3平方米；毛宽5.3 m，毛高为3.3m；断面为15.04平方米。
二、巷道支护形式
1、巷道传统支护形式：
围岩稳定性较差的变形巷道在恢复扩成大断面硐室时，在传统支护一般为密集架棚和喷碹支护或发碹混凝土支护。施工期间围岩暴露断面大、暴露时间长，施工中使用临时支护困难，顶板极易发生冒落而对施工人员形成危险。传统支护在岩石稳定好、整体性没有破坏的情况下，巷道支护基本能达到设计效果，但在遇围岩破碎、断层发育的情况下，此种支护方式却遇到了困难，尤其遇大断面情况下，不仅施工困难，即使喷碹成巷，也只是短期效果，随着顶板的压力变化，
2、现在巷道支护形式：
采用密集锚索、锚杆及全断面挂钢筋网及喷碹联合支护是指在施工中采用锚杆、密集锚索、全断面挂钢筋网及喷碹联合支护。锚索钢绞线选用（∮=17.8mm）左捻低松弛钢绞线，长度为8.3m，（根据围岩厚度状况可以加长锚索，加长到10.3 m）外露长度为0.35m。传统采取端头锚固方式，在此处则采用加长锚固，使用快、中、慢三速树脂药卷，间排距不大于1.0*1.0m，根据顶板岩石的破碎程度也可以缩小锚索布置的间排距，锚杆采用（∮=20mm）左螺旋无纵筋锚杆，长度为2.0m，间排距为0.8*0.8m，采取全程锚固方式，外露长度为50mm；底部锚杆打在距底板往上不大于0.3m，与底板成45°夹角，钢筋网规格为2.0*1.0m，网筋直径为4mm，网眼规格为65*65mm，网与网搭接长度为200mm，使用6#铁线进行连接，逢环必链；喷射混凝土材料为水泥、沙石，比例为1：2：2，水灰比为0.45，喷碹成巷厚度为150mm，巷道成巷后及时进行养护，养护期为28天。
三、施工工艺：
1、该巷道恢复、扩断面施工前必须将原巷道打好双排带帽顶子，确保施工期间风流畅通。施工根据巷道的中心、腰线，放小炮爆破扩帮和挑顶使巷道成型，及时对顶板进行临时支护（用直径200毫米粗的圆木，或液压支柱），在确保顶板安全的前提下，按打锚索规定的间排距对顶板和两帮进行打密集锚索，将破碎软弱的围岩用密集锚索、锚杆和钢筋网固定形成稳定的应力圈，并把破碎岩层组合成类似铆钉加固的组合梁。由于锚索密度的增加，在锚杆形成小的应力圈外侧，重新形成大的，以锚索为主的应力圈，两层应力圈很好地结合，更好的发挥了主动支护的挤压加固和组合梁的作用，从而提高了围岩的整体抗变形能力。挂钢筋网时必须用锚索托梁压紧钢网，网与网之间搭接为200毫米，用铁线逢环必链；随后按锚杆设计的间排距打注锚杆，用锚杆托盘压紧钢网，打完锚索后必须对锚索进行打压测验，一般锚索预应拉力应在120KN。
如围岩破碎，为了减少围岩暴露时间过长，可在扩帮和顶部成形前，提前打好锚索，但必须根据设计规格算好成巷后的锚索预留长度，再用风镐将帮顶施工达到设计规格。然后及时挂网，安装锚索托梁和锁具，并及时打好锚杆并进行喷碹。施工中必须及时使用好临时支护，严禁空顶作业。
2、为防止巷道围岩风化，对巷道初喷厚30mm，及时出货，按设计尺寸将两帮底部施工至底部深度，再对两帮及底部进行挂网打锚杆，并使用大功率气动扳手将锚杆螺丝上紧，使网与托盘紧贴岩壁，最后对巷道复喷厚度至150mm。必须施工一米，成巷一米。以此类推，循环施工。若围岩破碎严重，锚杆、锚索药卷难以注入时，可先对两帮、顶板采取注双液浆（玻璃水、水泥浆）方法，使巷道破碎围岩形成整体后，再进行密集锚索、锚杆、挂网及喷碹联合支护。
3、将原变形巷道恢复、扩大成硐室，施工中需要做好以下工作：①施工周边轮廓线时采用手刨镐或风镐，减少围岩的破碎。如需放炮必须密打眼、少装药、分多次进行爆破，保证巷道围岩完整。②施工密集锚索时严格按设计角度执行，增长锚固长度。两帮锚索按最大程度向下安装，增大锚索应力范围。③施工中为减少围岩暴露时间，可在周边轮廓成型前，提前计算锚索外露长度（保证轮廓成型后外露长度）打好锚索眼并安装好锚索钢绞线，然后再轮廓线成型后及时挂网和安装托梁和锁具。在安装好锚杆后及时进行喷碹成巷。 四、密集锚索联合支护与U型钢架棚比
从施工难易程度来看，采用密集锚索、锚杆、全断面挂网喷碹联合支护相对U型钢架棚支护，工序复杂，速度慢且成本低，但此项支护适用于服务年限长、顶板岩石破碎严重的巷道，尤其是大断面巷道，此种支护使巷道后期维护率低，安全性高，隐患少。密集锚索联合支护的使用，不仅使巷道保持自身的稳定，而且能承受更大的压力，阻止两帮和顶部围岩的松动和变形，锚杆托盘和锚索托梁对围岩产生的压应力形成双层应力圈，改善了围岩的应力状态，增加密集锚索会使围岩稳定应力圈变大，从而使岩体强度得到提高，增加了巷道的整体性与稳定性，使顶板更加牢固与安全。使用密集锚索施工，可以将大断面巷道分成多部分、分段施工，只要严格按设计尺寸最后成巷、达到支护完整即可，达到了主动支护的作用；而采用被动支护的U型钢架棚支护，施工困难，密集架棚成本高，支护后维修量大，围岩暴露时间长，极易造成顶板事故。
五、今后的施工中几点注意事项
1、积极开展巷道支护监测，尤其对已采用的支护参数，对巷道的支护效果如何，有待进一步观察和总结。
2、锚杆、锚索的锚固力（预紧力）要达到要求，加强施工监察和管理及工人培训，提高安装质量，保证不出现失效的锚杆、锚索。
3、加强顶板观测先进仪器的推广使用，采用科学手段鉴定围岩的力学性质，使支护选择更加合理可靠。
4、加强对预应力锚杆、锚索的研究，合理解决锚杆、锚索强度、锚固力、密度布置等问题。
总结：
在振兴煤矿三水平中部区循环车场绕道的恢复扩断面硐室施工中采用密集锚索、锚杆、全断面挂钢筋网和喷碹联合支护，此巷道没有明显变形，减少了巷道维护率，在使用联合支护，在对破碎顶板打锚索时，关键是减少围岩的破坏，必须让锚索按设计角度施工，可根据顶板岩石的厚度适当增加锚索长度，只有按设计角度打眼和安装锚索，锚索才能发挥其锚固作用，其次就是在喷碹之前让锚索、锚杆的托梁和托盘压紧钢筋网。
由于喷射混凝土的粘结强度大，能和围岩紧密粘结在一起，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，使围岩的自支承能力得以发挥，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动和破碎。此项支护形式在松软岩石中达到了良好的支护效果，随着时间的推移，此种方法必将在恢复、扩断面施工软岩巷道中得到广泛使用。
作者简介
周顺尧（1972—）2008年1月毕业于黑龙江省鹤岗职工大学，助理工程师，现在龙煤鹤岗矿业公司振兴煤矿开拓区从事技术工作。
[关键词]密集锚索 全断面挂钢筋网 联合支护
中图分类号：T534 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0239-01
引言：龙煤鹤岗矿业集团振兴煤矿，位于鹤岗矿区的东北部。南邻南山煤矿，北和东邻益新煤矿，西邻原兴山煤矿六井区。
开拓方式为斜井多水平集中大巷分区布置。为老矿井改造和新巷道联合构成各系统。大部分巷道为旧巷恢复扩断面后继续使用，为更好利用旧巷为现在生产服务，使用主动支护方式支护巷道，效果变得更为突出。
现在矿井进入深部开采后，地质条件复杂，地压增大等多种因素影响，巷道的支护和维护变得更大、更困难；因此，为满足矿井生产接续，实现矿井的高产高效，提高巷道的维护和恢复支护强度显得尤其重要。
龙煤鹤岗矿业集团振兴煤矿三水平中部循环车场绕道，原为U型钢架棚支护。使用中由于巷道压力等多项因素影响，架棚受压变形严重，影响里部工作面的运输和通风；由于矿下部生产需要，将原变形严重的巷道由原来不足5.6平方米的巷道扩大到14.3平方米的硐室。经研究决定采用密集锚索、锚杆及全断面挂钢筋网及喷碹联合支护，2年以来，所施工巷道，无论顶板、两帮均未发生大的变化，达到了预期的支护效果。
一、工程概况：
振兴煤矿三水平中部区循环车场绕道恢复扩断面硐室全长50m，在33#煤层底板中施工，33#煤层底板岩性为灰色泥质页岩，岩石节理较发育，施工中穿过多个小断层，且顶板岩石较破碎，巷道净宽为5.0m，净高为2.8m，净断面为13.3平方米；毛宽5.3 m，毛高为3.3m；断面为15.04平方米。
二、巷道支护形式
1、巷道传统支护形式：
围岩稳定性较差的变形巷道在恢复扩成大断面硐室时，在传统支护一般为密集架棚和喷碹支护或发碹混凝土支护。施工期间围岩暴露断面大、暴露时间长，施工中使用临时支护困难，顶板极易发生冒落而对施工人员形成危险。传统支护在岩石稳定好、整体性没有破坏的情况下，巷道支护基本能达到设计效果，但在遇围岩破碎、断层发育的情况下，此种支护方式却遇到了困难，尤其遇大断面情况下，不仅施工困难，即使喷碹成巷，也只是短期效果，随着顶板的压力变化，
2、现在巷道支护形式：
采用密集锚索、锚杆及全断面挂钢筋网及喷碹联合支护是指在施工中采用锚杆、密集锚索、全断面挂钢筋网及喷碹联合支护。锚索钢绞线选用（∮=17.8mm）左捻低松弛钢绞线，长度为8.3m，（根据围岩厚度状况可以加长锚索，加长到10.3 m）外露长度为0.35m。传统采取端头锚固方式，在此处则采用加长锚固，使用快、中、慢三速树脂药卷，间排距不大于1.0*1.0m，根据顶板岩石的破碎程度也可以缩小锚索布置的间排距，锚杆采用（∮=20mm）左螺旋无纵筋锚杆，长度为2.0m，间排距为0.8*0.8m，采取全程锚固方式，外露长度为50mm；底部锚杆打在距底板往上不大于0.3m，与底板成45°夹角，钢筋网规格为2.0*1.0m，网筋直径为4mm，网眼规格为65*65mm，网与网搭接长度为200mm，使用6#铁线进行连接，逢环必链；喷射混凝土材料为水泥、沙石，比例为1：2：2，水灰比为0.45，喷碹成巷厚度为150mm，巷道成巷后及时进行养护，养护期为28天。
三、施工工艺：
1、该巷道恢复、扩断面施工前必须将原巷道打好双排带帽顶子，确保施工期间风流畅通。施工根据巷道的中心、腰线，放小炮爆破扩帮和挑顶使巷道成型，及时对顶板进行临时支护（用直径200毫米粗的圆木，或液压支柱），在确保顶板安全的前提下，按打锚索规定的间排距对顶板和两帮进行打密集锚索，将破碎软弱的围岩用密集锚索、锚杆和钢筋网固定形成稳定的应力圈，并把破碎岩层组合成类似铆钉加固的组合梁。由于锚索密度的增加，在锚杆形成小的应力圈外侧，重新形成大的，以锚索为主的应力圈，两层应力圈很好地结合，更好的发挥了主动支护的挤压加固和组合梁的作用，从而提高了围岩的整体抗变形能力。挂钢筋网时必须用锚索托梁压紧钢网，网与网之间搭接为200毫米，用铁线逢环必链；随后按锚杆设计的间排距打注锚杆，用锚杆托盘压紧钢网，打完锚索后必须对锚索进行打压测验，一般锚索预应拉力应在120KN。
如围岩破碎，为了减少围岩暴露时间过长，可在扩帮和顶部成形前，提前打好锚索，但必须根据设计规格算好成巷后的锚索预留长度，再用风镐将帮顶施工达到设计规格。然后及时挂网，安装锚索托梁和锁具，并及时打好锚杆并进行喷碹。施工中必须及时使用好临时支护，严禁空顶作业。
2、为防止巷道围岩风化，对巷道初喷厚30mm，及时出货，按设计尺寸将两帮底部施工至底部深度，再对两帮及底部进行挂网打锚杆，并使用大功率气动扳手将锚杆螺丝上紧，使网与托盘紧贴岩壁，最后对巷道复喷厚度至150mm。必须施工一米，成巷一米。以此类推，循环施工。若围岩破碎严重，锚杆、锚索药卷难以注入时，可先对两帮、顶板采取注双液浆（玻璃水、水泥浆）方法，使巷道破碎围岩形成整体后，再进行密集锚索、锚杆、挂网及喷碹联合支护。
3、将原变形巷道恢复、扩大成硐室，施工中需要做好以下工作：①施工周边轮廓线时采用手刨镐或风镐，减少围岩的破碎。如需放炮必须密打眼、少装药、分多次进行爆破，保证巷道围岩完整。②施工密集锚索时严格按设计角度执行，增长锚固长度。两帮锚索按最大程度向下安装，增大锚索应力范围。③施工中为减少围岩暴露时间，可在周边轮廓成型前，提前计算锚索外露长度（保证轮廓成型后外露长度）打好锚索眼并安装好锚索钢绞线，然后再轮廓线成型后及时挂网和安装托梁和锁具。在安装好锚杆后及时进行喷碹成巷。 四、密集锚索联合支护与U型钢架棚比
从施工难易程度来看，采用密集锚索、锚杆、全断面挂网喷碹联合支护相对U型钢架棚支护，工序复杂，速度慢且成本低，但此项支护适用于服务年限长、顶板岩石破碎严重的巷道，尤其是大断面巷道，此种支护使巷道后期维护率低，安全性高，隐患少。密集锚索联合支护的使用，不仅使巷道保持自身的稳定，而且能承受更大的压力，阻止两帮和顶部围岩的松动和变形，锚杆托盘和锚索托梁对围岩产生的压应力形成双层应力圈，改善了围岩的应力状态，增加密集锚索会使围岩稳定应力圈变大，从而使岩体强度得到提高，增加了巷道的整体性与稳定性，使顶板更加牢固与安全。使用密集锚索施工，可以将大断面巷道分成多部分、分段施工，只要严格按设计尺寸最后成巷、达到支护完整即可，达到了主动支护的作用；而采用被动支护的U型钢架棚支护，施工困难，密集架棚成本高，支护后维修量大，围岩暴露时间长，极易造成顶板事故。
五、今后的施工中几点注意事项
1、积极开展巷道支护监测，尤其对已采用的支护参数，对巷道的支护效果如何，有待进一步观察和总结。
2、锚杆、锚索的锚固力（预紧力）要达到要求，加强施工监察和管理及工人培训，提高安装质量，保证不出现失效的锚杆、锚索。
3、加强顶板观测先进仪器的推广使用，采用科学手段鉴定围岩的力学性质，使支护选择更加合理可靠。
4、加强对预应力锚杆、锚索的研究，合理解决锚杆、锚索强度、锚固力、密度布置等问题。
总结：
在振兴煤矿三水平中部区循环车场绕道的恢复扩断面硐室施工中采用密集锚索、锚杆、全断面挂钢筋网和喷碹联合支护，此巷道没有明显变形，减少了巷道维护率，在使用联合支护，在对破碎顶板打锚索时，关键是减少围岩的破坏，必须让锚索按设计角度施工，可根据顶板岩石的厚度适当增加锚索长度，只有按设计角度打眼和安装锚索，锚索才能发挥其锚固作用，其次就是在喷碹之前让锚索、锚杆的托梁和托盘压紧钢筋网。
由于喷射混凝土的粘结强度大，能和围岩紧密粘结在一起，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，使围岩的自支承能力得以发挥，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动和破碎。此项支护形式在松软岩石中达到了良好的支护效果，随着时间的推移，此种方法必将在恢复、扩断面施工软岩巷道中得到广泛使用。
作者简介
周顺尧（1972—）2008年1月毕业于黑龙江省鹤岗职工大学，助理工程师，现在龙煤鹤岗矿业公司振兴煤矿开拓区从事技术工作。