新奥法在软岩巷道施工中的运用

【摘要】新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，是针对软岩防隧道施工的一整套支护思想和技术措施。将新奥法原理与矿山施工的相关技术措施相结合，使用在矿山建设V类岩巷道施工当中，解决软岩支护难题，保证了施工安全和工程质量，取得了良好效果。

【关键词】新奥法；软岩；支护；巷道施工

1.前言

新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称。它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起，作为主要支护手段的一种施工方法，具有及时性、封闭性、粘结性、柔性等施工特点。是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，以保全其整体性。

2.工程及地质概况

榆树沟煤矿位于河北与内蒙古交界地带，勘探区内属闪电河河谷平原，地势平坦，矿区布设主、副两个立井筒。主井净径5.5m，深度为363.7m；副井净径7m，深度为346.7m。井底车场水平为+1045m。地层自上而下依次为第四系、新近系、白垩系。

井底车场所处地层为白垩系，主要以粗砂岩为主，岩层松散，易脱落，遇水呈砂状，属于不稳定岩层。井筒及相关硐室均为人力风镐掘进完成。

为确定井底车场的支护方式，将贯通巷道做为试验段，在巷道两帮15m设一组观测点，顶板上埋设离层仪，通过对观测点数据分析后，再解决井底车场支护难题。

3.矿压观测

运用新奥法围岩-支护共同作用的原理，合理考虑围岩变形影响，监测作为必要手段，贯穿始终。

3.1巷道围岩位移观测

贯通巷道0～50m采用锚网喷支护，51～80m采用锚网喷+锚索支护，经过1个月的观测：

0～50m段：

（1）顶板下沉比较明显，在巷道的中间，最大为500mm，顶板离层仪未监测到顶板离层现象；分析结果是缓慢下沉。

（2）两帮共缩帮最大处200mm，且下帮比上帮位移大；

（3）底鼓350mm；

（4）成巷初期巷道围岩变形剧烈，顶底板及两帮位移速度快，之后逐渐趋于稳定。

51～80段：

（1）顶板下沉最大为270mm；

（2）两帮共缩帮最大处100mm，且下帮比上帮位移大；

（3）底鼓350mm；

3.2锚杆、锚索锚固力

锚杆锚固力采用涨拉千斤顶测试，巷道内大部分锚杆锚固力在50KN以上。锚索逐根涨拉，锚固力均在90KN以上。

4.巷道施工

4.1支护设计原理

根据新奥法及时性、封闭性、柔性的施工特点，围岩与支护共同作用的原理，考虑围岩变形影响，以及封底的重要性，可形成完整的岩石承载圈，采取2次支护方法。

第二次支护适当滞后一段距离，给予围岩应力释放时间，围岩的适当变形可以发挥围岩的自身承载能力，减少对支护的作用，从而减少支护的承载强度和刚度。但不得较晚，如果支二次支护过晚，在围岩出现破坏并即将冒落时才形成对围岩的作用，支护还要承受冒落围岩的自重荷载，支护荷载的性质也将发生变化。

4.2支护参数表

喷射混凝土 厚度 100 强度等级 C20

锚杆 种类 D22×2400mm树脂锚杆 抗拔力 100KN

间排距 800×800mm

锚索 种类 D21.6×6500mm钢绞线 抗拔力 150KN

间排距 1600×1600mm

金属网 材质 6#盘條 规格 方格网100×100

梯子梁 材质 Φ12圆钢

U型棚+底拱 材质 U型钢 规格 29U

铺底混凝土 强度等级 C20

第一次支护：锚喷网+梯子梁+锚索。每根锚杆使用2个Z2360型中速树脂药卷加长锚固。锚索使用3根Z2360型中速树脂药卷。

第二次支护：U型棚支架+喷砼。

4.3巷道施工

考虑井底车场巷道断面大、围岩不稳定等因素，施工中采用掘进与永久支护顺序作业、正台阶工作面的施工方法，分2层，上分层超前3m。

掘进断面半径大于设计值200mm，留出变形量，掘出的巷道应立即喷30mm厚度混凝土，封闭岩面防止风化脱落，解决锚杆安装质量问题，并及时按设计铺设金属网、梯子梁压边，安装锚杆、锚索。

U型棚支架架设与工作面间距40m，底拱一同施工。围岩应力经过一段时间释放后基本稳定，支架加设完成后，立即喷射混凝土，与支架喷平。

成形的巷道经过1年多的观测，未发生变形，支护完整。

5.技术经济效益

（1）支护安全可靠。主要运输大巷服务年限长，消除了采用其它支护形式时易发生的冒顶、片帮现象。

（2）提高了总体施工速度。分2次间隔支护，适时的释放围岩应力，利用围岩自身的承载能力，减小对支护的荷载作用，巷道变形量小，减少的巷道的维护工作量，总体施工速度提升。

（3）总体经济效果理想。虽然单米巷道造价高，但运用在服务年限长的主要巷道中，后期维护少，总体成本低。

作者简介

刘景州（1986-），男，2009年毕业于河北工程大学采矿工程专业。一直从事矿井建设施工技术及管理工作，现任矿建项目技术经理。