深井主要硐室联合支护技术

龙建良

安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001

深井主要硐室联合支护技术

龙建良

安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001

新集集团刘庄煤矿西区充电整流硐室原采用29U型棚支护，在高地应力作用下，造成该硐室底板臌起，U型棚变形，影响安全生产。为此，采用反底拱、浇注混凝土、固棚锚杆以及注浆等联合支护形式进行试验，结果表明此支护方式有效地控制了围岩的变型破坏，取得了良好的支护效果。

深井；反底拱；注浆；联合支护

1.概况

新集集团刘庄煤矿西区充电整流硐室标高-747m，其中充电硐室断面规格为：净宽×净高=6000mm×5250mm，S净=27.63m2。充电整流硐室原采用29U型棚支护，在高地应力作用下，造成该硐室底板臌起，U型棚变形，影响安全生产。巷道底板以张拉破坏为主，部分位置处在屈服后的恢复状态，巷道破坏主要是从底板开始，最终导致巷道底板在拉应力的作用下破裂、底臌。因此，要对深部高应力巷道的底板进行有效支护。为此，对此段巷道采用架设反底拱，浇注混凝土，对棚腿采用锚杆加固，以及全断面注浆等联合支护形式维护巷道。

2.施工方案

2.1卧底采用松动炮破，辅以人工风镐挖掘成形，PC-60B耙矸机装岩，1.5吨矿车出货；松动炮采用普通钻爆法， 配7655风锤打眼，φ32mm一字形钻头，爆破采用φ27mm×430mm直径矿用三级水胶炸药，毫秒延期电雷管，水炮泥及黄泥做炮泥，毫秒延期电雷管、MFB-200起爆器起爆，炮眼深不超过1m，每眼装药量不超过1卷（0.3Kg），每次炮眼起爆眼数不得超过20个。

2.2施工反底拱前应按反底拱轮廓将底部找齐，反底拱为两节结构36U型钢半切圆拱，反底拱底梁焊接在站腿上，两节底梁搭接为500mm，位于反底拱的中间，采用棚卡螺栓固定，站腿与修护后硐室36U型棚腿搭接500mm，采用一组卡栏固定，反底拱梁间距同充电硐室U型棚间距相同，安装反底拱时，应先固定棚腿两侧，后搭接底梁中部，最后将螺丝拧紧上牢，搭接出现间隙时用铁楔楔紧。安装好后，打固棚锚杆，然后浇注混凝土，最后全断面注浆加固围岩。

3.架设反底拱技术要求

3.1卧底施工要求：卧底深度：腰线下（两帮1910mm，硐室中心腰线下至底梁下口3216mm，卧底宽度：以巷道实际宽度为准。

3.2反底拱钢棚安设要求：底梁间搭接为500mm，底梁与U型棚腿搭接为500mm，若底梁站腿与棚腿出现间隙时，采用上一组卡缆，另打一组护腿锚杆进行安设，锚杆规格为:22mm×2500mm，Z2850型树脂锚固剂，每根锚杆配3卷，配合U型卡栏固定，每侧一组2根锚杆，分别位于棚腿两侧，锚杆与卡缆间距为400mm，锚杆外露15mm～50mm，扭矩不得小于200N.M。附反底拱施工断面图见图一。

3.3浇筑混凝土要求：反底拱浇筑砼强度为C30, 砼配合比为：水泥：砂子：石子=1：2.21：3.59（重量比），水灰比0.47，砂子为中粗砂，石子粒径为Φ16mm～32mm,水泥使用PC42.5复合普通硅酸盐水泥。

图一 反底拱施工断面图

3.4打地坪要求：反底拱浇筑施工后，从腰线下1350mm打至1050mm（地坪），腰线至轨面1000mm；人工拌料时，水泥、砂子、石子必须要拌和均匀；反底拱浇筑砼施工时，要严格砼配比。浇筑过程要加强振捣；地坪厚度为300mm，地坪施工时要确保表面平整，没有凹凸现象。

4.注浆施工技术要求

4.1 施工工艺

安装好注浆泵、搅拌桶、清水泵、浆液桶及管路，形成注浆系统→搭设脚手架→布置注浆眼孔→打好注浆眼→清扫孔眼、安装锚注锚杆→水泥液搅拌均匀→注浆(安全检查贯穿整个循环过程)。

4.2 技术要求

4.2.1 浆液制作要求

浆液制作时，严格掌握注浆参数、浆液配比，水灰比，以满足设计要求。注浆材料以单液水泥浆为主，注浆水泥采用Pc32.5复合硅酸盐水泥，水灰比为1：1；若单孔注浆压力小，注浆量稍大，也可在单液水泥浆中加入水泥量的15%～20%粉煤灰与其均匀搅拌注入，以节约材料，降低成本每桶浆液配制：搅拌桶容积0.39立方，满桶时：用水300公斤、水泥6袋；2/3处：用水200公斤、水泥4袋。浆液需充分搅拌均匀，并在放浆口处设置过滤网，以防结块水泥等杂物吸入浆管内。（附纯水泥浆液（不加附加剂）现场配制表）

表一：纯水泥浆液（不加附加剂）现场配制表

4.2.2 锚注孔施工要求

在施工锚注孔时，严格按照设计间排距和角度布置，间排距最大误差控制在±100mm以内，孔深误差控制在±100mm范围以内，顶、帮锚杆角度不小于75°。锚注钻孔的规格：锚注钻孔深度，根据有关技术要求：顶、帮注浆孔深度为2.5m。锚注钻孔的间排距：1.6m×1.8m。

4.2.3 注浆锚杆采用无缝钢管制作，帮、顶锚注锚杆为2000mm，钢管直径Ф22mm，壁厚为3mm，杆体上每隔300mm均匀钻出Ф6mm注浆孔。管口螺纹M22mm，管终端呈稍扁状，以增加注浆出口压力。

4.2.4 注浆系统的调试技术要求

注浆前，先对各连接管路、阀门、设备等进行检查后用清水调定注浆压力到需要的规定压力。注浆扩散半径按巷道围岩裂隙考虑，取3.5m～4.0m。正常注浆压力为1.0 MPa～2.0MPa，注浆终压达到2.0MPa，稳定时间达5min为止。

4.2.5 注浆技术要求

注浆中，当注浆孔达到设计终压后，降低流量10min，即可停机关闭注浆阀，再开启泄压阀后才能换孔注浆。注浆阀待浆液初凝约半小时后 ，方可拆卸。附西区充电硐室锚注断面布置图（图二）。

图二 西区充电硐室锚注断面布置图

5.支护结果

完整的现场检测资料可以为巷道支护实施提供基础数据，是巷道支护工程得以巩固和发展的重要保证。新集刘庄煤矿西区充电硐室支护好后对底臌量进行了检测，底臌量检测结果如图三所示。

图三 西区充电硐室底板底臌量——时间关系曲线图

从底板底臌量与时间的关系图可以看出，支护好后5天内底臌量为4mm，18天内底臌量为6mm，38天内底臌量为7mm，45天内底臌量为7.3mm，45天后趋于稳定。

由此可见，通过对此段巷道架设反底拱、浇注混凝土、施工固棚锚杆以及注浆等联合支护，巷道的稳定性得到明显加强，巷道全断面注浆很好地控制了巷道的变形，保证了巷道的围岩的稳定性，架设反底拱很好地控制了底板臌起，形成了一个有效的支护组合拱，提高了支护结构的整体性和承载能力。取得了良好的支护效果，对于深井主要硐室有一定的推广应用前景。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.033

龙建良（1978年2月），性别 男，安徽理工大学能源与安全学院 矿业工程专业在读工程硕士。