软岩巷道锚网钢管混凝土复合支护工艺应用

2020-03-06杨海峰颜丙乾

山东煤炭科技 2020年1期

孔文杨海峰颜丙乾

（山东裕隆矿业集团有限公司唐阳煤矿，山东汶上 272508）

1 概述

唐阳煤矿-410皮带大巷为四五采区大巷（如图1所示），设计长度2000m，支护方式为锚网喷，巷道断面为直墙半圆拱。-410皮带大巷掘进过程中受DF210（H=80m）断层影响揭露石盒子组地层红色泥岩，岩石松软破碎，遇水膨胀，打锚杆过程中钻孔塌孔或装完锚杆后无法达到设计预紧力，造成支护强度无法达到设计要求。后来决定将直墙半圆拱型巷道改为梯形巷道，并采用架棚支护的方式进行巷道支护。

-410皮带大巷改为架棚支护后，在迎头向后30m开始发生底鼓，底鼓量最大50cm，局部造成轨道倾斜，起底后巷道底板仍然持续变形。受底板鼓起影响，迎头涌水无法自流外排，生产材料及掘进矸石无法外运，严重影响矿井安全生产。迎头后50m处出现两帮变形，棚腿底部收敛严重。3个月后（受矿井生产接续影响，迎头暂时停掘）底板鼓起约1m，两帮收敛最大约1.5m，巷道变形为倒梯形，棚头下沉约0.5m。

图1 -410皮带大巷平面图

此后，在-410皮带大巷架棚段修复了20m巷道作为试验段，采用双架棚支护（双棚头、双棚腿的支护）。3个月以后，该巷道仍旧出现变型，底板鼓起约0.5m，两帮最大收敛量约0.6m（棚腿基本变为竖直），顶板下沉量约0.3m，虽然变形量变小，但仍然存在变形现象。为此，必须研究采用新的支护工艺进行巷道的维护。

2 锚网、钢管混凝土复合支护

2.1 钢管支架构造

采用的钢管混凝土支护工艺，钢管支架呈圆形，分为四段，支架段与段之间用接头套管连接，相邻钢管混凝土支架间用8根顶杆连接。钢管规格Ф194×10mm，钢管支架段与段之间采用Ф219×10mm、长600mm的接头套管连接固定，连接部分要严实合缝上满丝，不得松动。钢管支架之间采用规格Ф76×4.5mm、长400mm顶杆连接，钢管支架间距600mm（中-中），反底拱埋深400mm。

2.2 锚网、钢管混凝土复合支护方案

（1）支护工艺

-410皮带大巷施工流程：上分层挑顶、剥帮→挂双层金属网、打锚杆→下分层起底→安装钢管支架→铺设强力抗拉网→钢管支架灌注混凝土→集中喷浆。

（2）分层施工工艺

-410皮带大巷修复时为减小对围岩的震动破坏，尽量使用风镐剔挖，若岩石较硬、施工困难时，采用放震动炮配合风镐施工。上分层断面符合尺寸要求后，拱顶部采用横向铺设双层4000×900mm金属网、打设Φ18×1800mm锚杆支护，锚杆间、排距800×800mm，锚杆露出螺帽长度为10～100mm；相邻金属网网边对接，每隔20cm连接一扣，每扣至少缠绕2圈，确保不撕网窜矸、金属网紧贴岩面。锚网支护完毕后，进行钢管混凝土支架加强支护，严格按中、腰线支设钢管支架，保证巷道净高、净宽。

（3）空钢管支架安装工艺

空钢管支架安装工艺流程：确定支架位置→安装底弧段→安装两帮段→安装顶弧段→支架位置微调。空钢管支架安装步骤与注意事项：

①确定支架位置。巷道挑完顶、剥帮符合圆形断面尺寸后，以中、腰线为基准确定支架位置与支架迎山角，定位支架前必须清理巷道两帮底部浮矸。

②安装空钢管支架底弧段。易落碎矸处用编织袋或废旧风筒布将支架底弧段两端口罩住，防止碎石泥土进入钢管内部，将支架底弧段放置到预定位置，安装底弧段顶杆，并紧固螺栓。取下编织袋，将套管装入底弧段两端，再用编织袋罩住套管口。安装施工时，必须按照套管上的标示正确区分上下端，防止安装出现错误。

③安装两帮段。将不小于2t导链固定在拱顶部支护完好的锚杆上（尽量选用两棵，使用前紧固锚杆并用力矩扳手测预紧力，确保锚杆锚固合格方可使用作为吊点），将导倒链起重链条固定在支架帮段顶杆托盘处。固定完成后，一人操作导链起重支架帮段，一人手扶帮段底部调整帮段位置。帮段起重到预定高度，由手扶帮段底部者将帮段底端对准套管口，弧度对正，将支架帮段放入套管中，调整帮段直至与底弧段完成对接。最后安装顶杆并紧固螺栓。

④架设顶弧段。将套管套在钢管混凝土顶弧段上，并向上移动套管，至钢管顶弧段两端从套管中伸出状态，以铁丝固定套管位置，使其不能沿支架顶弧段滑下。架设顶弧段不少于4人操作，使用倒链吊起靠近对接位置后，每2人配合抬升顶弧段调整端口位置，与支架两帮段对正对齐，手扶顶弧段使之与两帮段对接。其中马凳上1人解开固定套管的铁丝，使套管底端滑落至两帮段定位卡销处。最后安装顶杆并紧固螺栓。

⑤支架位置微调。支架安装后，校正支架位置。若支架位置相对预定安装位置有偏差，可用导链起重链条固定在支架间顶杆上，拉动顶杆调整支架位置。调整后的支架可用木背帮配合腰实牢固，但在喷浆封闭时必须将木料抽出。

（4）钢管支架支设完毕后，在支架壁后全断面铺设规格为1000mm×800mm强力抗拉网，网格为200×200mm，强力抗拉网之间对接，使用双股14#铁丝绑扎固定，绑扎点间距不大于200mm。铺网完成后，对钢管支架进行灌注混凝土，混凝土强度C40。钢管支架灌注完成后，对钢管支架集中进行喷浆，喷浆厚度与钢管支架外沿平齐。如图2所示。