浅谈巷修中锚网索加U型钢棚喷碹联合支护在软岩破碎带中的应用

摘要：本文阐述振兴矿三水平北大巷巷修过断层破碎带施工中采用锚网索，U型棚，喷碹联合支护工艺的优点。

关键词：软岩破碎带，锚杆，锚网索，U型棚，喷碹，联合支护。

中图分类号：C39

前 言

龙煤鹤岗分公司振兴矿所处井田范围内，地址条件复杂，建井以来，维修巷道普遍采用工字钢棚和U型棚支护。随着生产的发展和技术的进步，此工艺越来越不能适应煤矿发展，严重影响造成底鼓，巷道变形严重，经常需要进行二次或多次维修，这样不仅影响矿井质量，同时也造成材料浪费和工资的重复支付。为改变这种被动支护落后局面，我矿在充分论证的基础上采取锚网索加U型棚喷碹支护取得成功。

1、巷道所处围岩描述

维修巷道为振兴矿三水平北大巷，总长150米，该巷道由于处于断层，破碎带中，岩石不稳定，多次维修，现巷道底鼓，帮、顶严重变形，断面小，影响运输和通风。

2、软岩巷道常用支护理论

2.1、软岩巷道围岩变形量的构成分析

2.1.1掘巷引起的围岩变形量。它一般发生在巷道掘进初期，掘巷引起的围岩变形量与围岩性质有密切关系。由于岩石的粘结力和内摩擦角较小，对巷道的维护造成很大影响。

2.1.2围岩流变引起变形量，主要取决于围岩应力和围岩性质，各种围岩的流变性能差别很大，软弱围岩巷道隐患期间的流变速度，比正常围岩的流变速度高1―7倍。最终使岩巷道的围岩变形量很大，巷道维护十分困难。

2.2、高应力软岩巷道支护特性

软岩的力学特性对围岩稳定性有重要影响，根据多年现场实测，实验室物理模拟和数值分析的结果，可归结出高应力软岩支护具有以下特征，这些特征也是软岩巷道难支护原因。

2.2.1围岩变形时间效应

表现为初变形速度很大，变形趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间很大则由于围岩变形急剧加大，势必导致巷道失稳破坏。

2.2.2围岩变形的空间效应

表现为巷道所有的深度不仅对围岩变形或稳定状态有明显的影响，而且影响程度要比坚硬岩层大的多。

2.2.3软岩巷变形量特征

软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且底板也强烈膨胀，并常伴随有两帮的剧烈移位，尤其是凝灰岩，浸水崩解和泥化引起的底鼓更为严重。

3、松动圈支护理论

开巷后围岩松动圈形成过程中的碎胀力是支护最大荷载，凡是巷道，其围岩松动圈接近于零，此时巷道围岩的弹塑性变形，虽然存在但不需要支护，松动圈越大，支护就越困难，因此支护的目的在于防止围岩松动圈发展过程中所产生的有害变形。

4、围岩支护作用原理

软岩巷道的变形特征不仅受围岩的力学性质影响，而且受到巷道所处应力环境和工程因素影响，目前应用高应力软岩巷道支护的技术与措施有很多，如金属支架、锚喷支护、锚注支护。由于其明显的支护效果而逐渐被煤矿所接受，应用范围越来越大。

5、巷道金属支架

它是工字钢、U型钢等金属支架的总称。工字钢通常作为梯形结构，由于工字钢的可缩性差，不能适应软弱围岩变化情况，较在软岩工程中应用的很少，由于动压影响大，围岩变形量大的巷道，用矿用特殊型做成拱形可缩性支架，可避免使用刚性支架的大量折损。

6、锚网索加U型棚喷碹联合支护的作用和原理

锚喷支护是以充分发挥和利用围岩的自承载能力的基点的锚杆的作用，就是提高围岩的抗变形能力，并控制围岩的变形使围岩成为支护体系的组成部分。锚杆支护既能用于软弱岩层和膨胀性岩层中巷道的开挖支护，又能用于巷道的修复补强。

6.1、锚杆支护作用原理

6.1.1悬吊作用原理。悬吊作用理论认为是通过锚杆将不稳定的岩层和危石悬吊在上部坚硬稳定的岩体上，以防止其离层滑脱。

6.1.2组合拱原理。由于锚杆的约束力使围岩锚固区经向受压，从而提高了围岩的强度，充分发挥围岩的自承载能力，锚杆对于软岩的锚固作用主要的使围岩组成组合拱。

6.1.3组合梁作用原理。组合梁作用理论的实质是把层状岩体看成一种梁，没有锚固时，它们只是简单地叠合在一起，若用锚杆将各层岩的锚固成组合梁，层间摩擦阻力大为增加，从而增加了组合梁的抗弯强度和承载能力。

6.2、通过锚杆的挤压加固作用；在围岩中形成一定厚度的均匀连续缩带，即挤压加固拱，它不仅能保持自身的稳定，而且能承受地压阻止上部围岩的松动和变形。

7、挂钢筋网；第一可以相应增大锚杆托板的支护面积，从而改变了原来巷壁的点锚固为全面积锚固，挤压。在锚杆长度相同，密度相同的情况下，增大了挤压加固拱的厚度，提高了巷道破坏能力，第二增强了混凝土的强度，提高了喷层抗剪切，抗拉的能力，增加了喷层的支护强度，第三通过锚杆和钢筋网把喷层与巷壁牢固的结合在一起，使得喷层与围岩之间不易离层脱落。

8、架U型棚第一增加围岩的反破坏力；提高了巷道抗破坏能力，第二与钢筋网、锚索、锚杆、喷碹混合使用增强了整体的抗剪切，抗拉能力，大大加强了整体的抗破坏力。

9、锚索

9.1、能使顶部、腮部的反应力增强。

9.2、可以使破碎岩石，能与上部稳定岩层混合一体增强抗破坏力。

9.3、锚索与钢筋网、锚杆、U型棚喷碹联合支护可使巷道耐抗破坏力更强，使岩层更加稳定。

10、喷射混凝土

10.1、可起到加固与防止围岩风化作用，提高围岩的强度，同时防止因水和风化作用造成围岩破坏与剥落。

10.2、可改善围岩应力状态，增强围岩的稳定性。

10.3、起到柔性支护结构的作用。

10.4、可以使喷层与岩石的粘合力和抗剪强度足以抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩活石的滑移或坠落。

总之，采用锚网索加U型棚联合支护，使得这四种支护有机结合成一体，大大提高围岩的自身支撑能力和喷层的外部支撑能力，达到一次成巷，使巷道服务年限大大延长。

11、施工设备选取：

打眼机选用YT―29型风动凿岩机，锚索机选用MQT―70C型，喷浆机选用鹤IV―5.5KW。

12、施工顺序：

循环进度1.6米，循环作业完成以完成工作面支护和出净货为标志即完成喷碹工作和出净货。接班打眼装药，爆破完成开帮、打锚杆、挂网、打锚索、架棚、最后喷碹。（见断面图）

13、施工中技术要求：

13.1必须采用光面爆破，爆破后巷道断面轮廓符合设计要求。为挂网架棚喷射混凝土创造条件。

13.2尽量缩短空顶时间，严格控制片帮，抽冒现象的发生，使用好临时支护。

13.3施工中采取多打眼、少装药、放震动炮的方法。

14、结论

14.1采用工字钢或U型棚支护，服务年限短，维修次数多，造成工资费用高，材料消耗多，同时存在安全隐患多。过断层破碎带时顶板不容易控制，容易造成抽顶，增加维护难度和费用。

14.2采用锚索网加U型棚喷碹联合支护，施工工艺比较简单并且安全可靠，使用过程中几乎不需要进行维修，相比工资费用低，材料消耗少，单位成本低，可以说一次成巷，此方法适用煤岩掘进巷道。

作者简介：颜承杰（1966―） 男 毕业于黑龙江科技大学，采矿专业，大学学历，助理工程师。现任龙煤鹤岗分公司振兴煤矿整备区

技术区长。