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摘要：本文针对平煤股份六矿——440大巷围岩软弱地质特征、结合目前支护领域内的新工艺、新理论，针对巷道大断面变形机理，研究提出相应的围岩控制方案。对于这种岩体破碎松软、具有持续变形、围岩流变特性的巷道，解决问题的关键是：在提出科学控制巷道流变机理基础上，选择好正确的技术路线、采用创新的支护技术并确定合理的支护参数进行验证。根据巷道表现出持续大变形、长时间流变特征，研究制定具有组合创新的锚喷+36U大五节拱形棚+浅孔、深孔注浆联合支护大变形巷道的治理方案。
关键词：反向交叉点 大断面 埋深大 二次支护技术
1 工程概况及地质条件
-440大巷主要用于矿井通风及运输，服务年限较长，丁一交岔点全长11m，高度为6.5m，最大跨度为10.5m。采取先锚喷后架21架对号棚子最后进行注浆的施工程序，施工方法采取先大断面后小断面，返修前巷道最宽处宽度7200mm，最高高度3300mm。巷道距地表埋深630m，巷道层位岩石多为砂质泥岩、泥岩、细-中细粒砂岩，普氏系数f=1～4，裂隙发育。
2 支护方式的选择
2.1 支护方法选择、比较 从目前巷道支护形式及支护效果上来看，巷道的支护形式可分为三个层次：①各种型钢支架支护的被动支护形式；②以锚喷支护为主的改善巷道力学性能的主动支护形式；③以从根本上改善围岩结构及力学性能的以注浆加固为主的联合支护加固形式，支护形式越高，支护效果越好。
2.1.1 各种型钢支架支护的被动支护形式。型钢支架在我国煤矿巷修支护中得到广泛应用。在通常的围岩压力作用下，采用普通的型钢支架结构形式支护效果比较理想，但是由于地质条件的复杂性，在地压较大，围岩稳定性差，且围岩压力常呈不均匀分布特性的状况下，普通型钢支架的承载能力大大降低，使得型钢支架遭到严重破坏。采用单一的型钢支护不能解决此类软岩巷道的支护难题。
2.1.2 以锚喷支护为主的改善巷道力学性能的主动支护形式。锚杆由于其短而密，能在围岩松动圈内形成组合拱，再加上外喷一定厚度的混泥土和加挂金属网，构成一定强度的加固带，对巷道浅部松动区围岩起足够的支护加固作用，限制围岩碎胀变形。而且在预应力锚索作用下，不仅形成第二较大范围的“自承拱”，而且将浅部锚杆形成的组合加固拱稳固地吊挂于深部稳定岩体中，可使围岩总体变形大大减少。但是，-440大巷高应力区破碎围岩极为破碎，局部钻孔深测围岩4.5m深处还有空洞，说明局部围岩松动范围至少在4.5m以上，原设计锚杆长2.4m，但在钻孔时连续发生卡钻现象，致使锚杆支护强度大大降低。针对此段围岩实际状态，采用了锚喷+36U拱形棚支护+浅深孔注浆联合支护。
2.1.3 以注浆加固为主的联合加固支护形式。联合支护采用多种不同性能的单一支护的组合结构，能够发挥各种支护形式各自的特点，扬长避短，共同作用，以适应高应力区松软岩层地压与变形的要求，最终达到围岩及巷道稳定的目的。
该项目采用浅深孔注浆的作用是用注浆泵将水泥砂浆注入大范围松动圈岩石的裂隙，将碎岩与水泥浆共同组成高强的承载拱，抵抗围岩变形的巨大压力，同时可使锚杆、锚网、锚索、拱形棚与围岩联为一体，保证及时承载和均匀承载。注浆能够使结构物与深部稳定围岩连锁在一起，共同作用，能使深部较硬围岩与浅部支护组合。
在失修严重围岩特别破碎段，为确保巷道成型和安全，通过采用超前预注浆加固后再返修，此项举措大大提高了维修的安全系数，在维修破碎带时也是一项技术创新。
2.2 确定锚杆支护参数 顶帮均选用Φ22×2600mm高强树脂锚杆（屈服载荷210kN，500MPa），每根使用Φ23×350mm树脂药卷3支，单根锚杆锚固力不少于150kN，锚杆间排距为700×700mm；帮顶铺设Φ6mm的80×80mm钢筋网。采用Φ17.8×8000mm树脂锚索与锚网联合支护，每根锚索采用Φ23×350mm快速药卷5支，锚索间排距1400×1400mm，每根锚索施加预紧力300～450kN。施工时预留一定的变形收缩量，以保证满足安全生产的需要。
2.3 浅孔、深孔注浆支护参数 注浆以水泥单液浆为主，封口或局部漏浆严重时采用水泥加水玻璃双液浆液。水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水玻璃采用M=2.4～3.2，P=35～45Be碱性水玻璃。综合以前注浆的参数压力值，加固注浆终孔压力1.5～2MPa左右为宜，具体情况以不对巷道造成新的破坏为原则。泥岩、砂纸泥岩、极破碎段孔深2.5m和4m，顶帮全封闭均匀布孔，注浆孔间排距2m。砂岩段浅孔深0.8m，深孔1.5m。
另外，在顶板极破碎段采用超前注浆施工，先预注浆，然后再进行翻修。
超前预注浆孔深4m，每孔注浆量在0.6～1.1吨不等。注浆压力在0.6～1MPa。
2.4 主要设备 ①风动ZQBS-8.4/12.5型双液调速高压注浆泵2台。②矿用新型搅拌机、喷浆机一台（7.5KW）。③YT-28型凿岩机四台。④ZLG350坑道钻机两台，钻杆300根。⑤MQT-90型气动锚杆钻机。⑥ZMC-30煤矿用全液压装岩机。
利用YT-28型凿岩机2台按初步预想断面形状，打眼装药放震动炮爆破成型。极破碎段直接用手镐修整至标准要求。坚持逐排施工，先敲帮问顶，利用MQT-90型气动锚杆钻机打眼施工锚杆锚索，进行顶板支护，风钻打帮眼，人工挂网安装，帮顶支护到迎头，然后进行喷浆，喷浆后用YT-28型凿岩机施工浅孔及深孔注浆孔，用风动ZQBS-8.4/12.5型双液调速高压注浆泵进行浅孔、深孔注浆。
2.5 锚喷支护施工工艺及要求
2.5.1 锚杆安装：锚杆的安装包括装锚固剂，插入锚杆、搅拌药卷和紧螺母，必须做到用锚杆将药卷送至眼底并搅拌均匀，搅拌时间为30秒左右，在搅拌过程中应连续进行，中途不得间断。对锚杆施加预紧力，利用加长柄专用套筒或力矩扳手对锚杆施加预紧力，要求预紧扭矩不小于100～140kN.m。锚杆孔与岩面层理面要有一定的角，锚杆孔与巷道轮廓线夹角不小于75°，外露小于50mm，锚盘紧贴岩面。 2.5.2 铺网：挂网要求平整，且搭接好，前后、上下压茬，搭接不小于100mm，且搭接部分要有锚杆穿过，并用锚盘压紧，使钢筋网紧贴岩面或岩壁。钢筋网铺设每200mm之间必须用14号以上铁丝连接一道。
2.5.3 锚索：采用Φ17.8×8000mm预应力鸟巢锚索与锚网联合支护，每根锚索采用Φ23×350mm快速和中速药卷5支，锚索间排距1400×1400mm，每根锚索施加预紧力300～450kN。
2.5.4 架棚：采用36U大五节拱形棚。
架棚标准：
①巷道净宽（中宽）：4294mm，允许误差：0～+100mm。②巷道净高（中高）：3346mm，允许误差：0～+100mm。③迎山：垂直于顶底板向上迎±0.5°。④卡缆：每处搭接点3套，间允许误差：±30mm。⑤拉杆位置、数量；安装4道，设置在顶、两帮卡缆处。⑥背板安设位置数量：顶9道，两帮各3道。⑦搭接长度：450～500mm。⑧卡缆螺栓扭矩：120N.m允许误差：≤10%。⑨支架间距：500mm，允许误差：±100mm。⑩支架梁扭矩：≤100mm。
2.5.5 喷浆：由于巷道处于多次蠕动岩层中且施工宽度7600mm，施工高度5600mm，因此，要求混泥土标号为C20，喷射浆液要严格按配合比进行搅拌，且搅拌均匀。喷浆厚度不低于200mm。施工时，先初喷80～100mm厚混泥土，然后二次挂网后再复喷。喷浆前，首先要进行清理、整形，冲刷巷道，并紧固卡缆螺帽保证喷浆的粘结效果。每次喷浆后，要进行洒水养护，即喷后24小时班班洒水养护，以后每天洒水一次，连续30天。喷浆后巷道表面平整密实，无裸露，在1m范围内凸凹不大于50mm。
2.6 浅孔、深孔施工工艺 施工准备→钻孔→安装注浆管→开泵注浆→观察注浆情况→停止注浆→关闭注浆导管阀门拆除注浆泵与导管连接装置→清洗设备。
2.7 浅孔、深孔施工要求 设备选用风动ZQBS-8.4/12.5型双液调速高压注浆泵，用YT-28风钻钻孔，孔深2.5m、4m（砂岩段采用浅孔0.8m，深孔1.5m），顶帮全封闭均匀布孔，注浆孔间排距1.5m，深、浅孔三花型间隔布置，注浆孔内安设注浆管注浆。浅孔、深孔注浆管均采用Φ25.4×1000mm的无缝管（岩石较松软固管有难度时，注浆管长度增加到1500mm），注浆管进浆端加工丝扣，装上Φ25.4mm的球阀以控制孔内浆液。
2.8 狠抓质量达标，严格奖惩兑现，质量达一流 在质量管理上，由矿安排开掘区负责日常检查和月验收评比定级，对质量实行重奖重罚。奖罚与施工队长、书记、技术员月底工资挂钩，强化质量就是效益、质量就是安全的意识，保证质量达标准。
3 实践报告
通过实践证明我队施工的-440大巷丁一交岔点施工工艺是科学的，可行的，我们不仅提前完成了矿下达的生产计划，而且工程质量也达到了优良品。在战线、矿质量评比中得到了大家的一致好评，在公司质量检查评比中得到公司主要领导的表扬。
该工程完成有效的控制了顶板的变形，减少了顶板隐患，大大降低了巷道的维修量，确保了巷道的服务年限，满足了使用要求。
4 社会效益
该支护方案的实施，大大降低巷道的失修率，延长了巷道的服务年限。提高了巷道的支护强度，保证了生产安全，并且为我矿在同类型条件下大交岔点巷道维修方面提供了新的思路，为我矿现代化矿井建设，创建高产高效矿井奠定了坚实的基础。提高了矿井质量标准化水平和抗灾能力，另外，优化了井下通风系统，提高了巷道的运输能力，对于促进我矿的安全管理及保持矿区稳定均发挥重要作用，社会效益良好。应用于生产提高了交岔点施工质量，保证了工程质量，同时为我矿在今后同类条件下大型交岔点巷道维修与施工方面提出了新的思路，为今后同类型条件下巷道施工工艺的改革奠定了坚实的理论基础和积攒了丰富宝贵的经验，发挥了积极作用。
参考文献：
[1]张占涛.大断面煤层巷道围岩变形特征与支护参数研究[D].煤炭科学研究总院，2009.
[2]申灵君.软弱地层大断面隧道施工方案优化与施工技术研究[D].中南大学，2012.
[3]杨建民，喻渝，谭忠盛，赵辉雄.大断面深浅埋黄土隧道围岩压力试验研究[J].铁道工程学报，2009（02）.
作者简介：
杨帆（1988-），男，河南林州人，本科，研究方向：煤矿巷道支护。
关键词：反向交叉点 大断面 埋深大 二次支护技术
1 工程概况及地质条件
-440大巷主要用于矿井通风及运输，服务年限较长，丁一交岔点全长11m，高度为6.5m，最大跨度为10.5m。采取先锚喷后架21架对号棚子最后进行注浆的施工程序，施工方法采取先大断面后小断面，返修前巷道最宽处宽度7200mm，最高高度3300mm。巷道距地表埋深630m，巷道层位岩石多为砂质泥岩、泥岩、细-中细粒砂岩，普氏系数f=1～4，裂隙发育。
2 支护方式的选择
2.1 支护方法选择、比较 从目前巷道支护形式及支护效果上来看，巷道的支护形式可分为三个层次：①各种型钢支架支护的被动支护形式；②以锚喷支护为主的改善巷道力学性能的主动支护形式；③以从根本上改善围岩结构及力学性能的以注浆加固为主的联合支护加固形式，支护形式越高，支护效果越好。
2.1.1 各种型钢支架支护的被动支护形式。型钢支架在我国煤矿巷修支护中得到广泛应用。在通常的围岩压力作用下，采用普通的型钢支架结构形式支护效果比较理想，但是由于地质条件的复杂性，在地压较大，围岩稳定性差，且围岩压力常呈不均匀分布特性的状况下，普通型钢支架的承载能力大大降低，使得型钢支架遭到严重破坏。采用单一的型钢支护不能解决此类软岩巷道的支护难题。
2.1.2 以锚喷支护为主的改善巷道力学性能的主动支护形式。锚杆由于其短而密，能在围岩松动圈内形成组合拱，再加上外喷一定厚度的混泥土和加挂金属网，构成一定强度的加固带，对巷道浅部松动区围岩起足够的支护加固作用，限制围岩碎胀变形。而且在预应力锚索作用下，不仅形成第二较大范围的“自承拱”，而且将浅部锚杆形成的组合加固拱稳固地吊挂于深部稳定岩体中，可使围岩总体变形大大减少。但是，-440大巷高应力区破碎围岩极为破碎，局部钻孔深测围岩4.5m深处还有空洞，说明局部围岩松动范围至少在4.5m以上，原设计锚杆长2.4m，但在钻孔时连续发生卡钻现象，致使锚杆支护强度大大降低。针对此段围岩实际状态，采用了锚喷+36U拱形棚支护+浅深孔注浆联合支护。
2.1.3 以注浆加固为主的联合加固支护形式。联合支护采用多种不同性能的单一支护的组合结构，能够发挥各种支护形式各自的特点，扬长避短，共同作用，以适应高应力区松软岩层地压与变形的要求，最终达到围岩及巷道稳定的目的。
该项目采用浅深孔注浆的作用是用注浆泵将水泥砂浆注入大范围松动圈岩石的裂隙，将碎岩与水泥浆共同组成高强的承载拱，抵抗围岩变形的巨大压力，同时可使锚杆、锚网、锚索、拱形棚与围岩联为一体，保证及时承载和均匀承载。注浆能够使结构物与深部稳定围岩连锁在一起，共同作用，能使深部较硬围岩与浅部支护组合。
在失修严重围岩特别破碎段，为确保巷道成型和安全，通过采用超前预注浆加固后再返修，此项举措大大提高了维修的安全系数，在维修破碎带时也是一项技术创新。
2.2 确定锚杆支护参数 顶帮均选用Φ22×2600mm高强树脂锚杆（屈服载荷210kN，500MPa），每根使用Φ23×350mm树脂药卷3支，单根锚杆锚固力不少于150kN，锚杆间排距为700×700mm；帮顶铺设Φ6mm的80×80mm钢筋网。采用Φ17.8×8000mm树脂锚索与锚网联合支护，每根锚索采用Φ23×350mm快速药卷5支，锚索间排距1400×1400mm，每根锚索施加预紧力300～450kN。施工时预留一定的变形收缩量，以保证满足安全生产的需要。
2.3 浅孔、深孔注浆支护参数 注浆以水泥单液浆为主，封口或局部漏浆严重时采用水泥加水玻璃双液浆液。水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水玻璃采用M=2.4～3.2，P=35～45Be碱性水玻璃。综合以前注浆的参数压力值，加固注浆终孔压力1.5～2MPa左右为宜，具体情况以不对巷道造成新的破坏为原则。泥岩、砂纸泥岩、极破碎段孔深2.5m和4m，顶帮全封闭均匀布孔，注浆孔间排距2m。砂岩段浅孔深0.8m，深孔1.5m。
另外，在顶板极破碎段采用超前注浆施工，先预注浆，然后再进行翻修。
超前预注浆孔深4m，每孔注浆量在0.6～1.1吨不等。注浆压力在0.6～1MPa。
2.4 主要设备 ①风动ZQBS-8.4/12.5型双液调速高压注浆泵2台。②矿用新型搅拌机、喷浆机一台（7.5KW）。③YT-28型凿岩机四台。④ZLG350坑道钻机两台，钻杆300根。⑤MQT-90型气动锚杆钻机。⑥ZMC-30煤矿用全液压装岩机。
利用YT-28型凿岩机2台按初步预想断面形状，打眼装药放震动炮爆破成型。极破碎段直接用手镐修整至标准要求。坚持逐排施工，先敲帮问顶，利用MQT-90型气动锚杆钻机打眼施工锚杆锚索，进行顶板支护，风钻打帮眼，人工挂网安装，帮顶支护到迎头，然后进行喷浆，喷浆后用YT-28型凿岩机施工浅孔及深孔注浆孔，用风动ZQBS-8.4/12.5型双液调速高压注浆泵进行浅孔、深孔注浆。
2.5 锚喷支护施工工艺及要求
2.5.1 锚杆安装：锚杆的安装包括装锚固剂，插入锚杆、搅拌药卷和紧螺母，必须做到用锚杆将药卷送至眼底并搅拌均匀，搅拌时间为30秒左右，在搅拌过程中应连续进行，中途不得间断。对锚杆施加预紧力，利用加长柄专用套筒或力矩扳手对锚杆施加预紧力，要求预紧扭矩不小于100～140kN.m。锚杆孔与岩面层理面要有一定的角，锚杆孔与巷道轮廓线夹角不小于75°，外露小于50mm，锚盘紧贴岩面。 2.5.2 铺网：挂网要求平整，且搭接好，前后、上下压茬，搭接不小于100mm，且搭接部分要有锚杆穿过，并用锚盘压紧，使钢筋网紧贴岩面或岩壁。钢筋网铺设每200mm之间必须用14号以上铁丝连接一道。
2.5.3 锚索：采用Φ17.8×8000mm预应力鸟巢锚索与锚网联合支护，每根锚索采用Φ23×350mm快速和中速药卷5支，锚索间排距1400×1400mm，每根锚索施加预紧力300～450kN。
2.5.4 架棚：采用36U大五节拱形棚。
架棚标准：
①巷道净宽（中宽）：4294mm，允许误差：0～+100mm。②巷道净高（中高）：3346mm，允许误差：0～+100mm。③迎山：垂直于顶底板向上迎±0.5°。④卡缆：每处搭接点3套，间允许误差：±30mm。⑤拉杆位置、数量；安装4道，设置在顶、两帮卡缆处。⑥背板安设位置数量：顶9道，两帮各3道。⑦搭接长度：450～500mm。⑧卡缆螺栓扭矩：120N.m允许误差：≤10%。⑨支架间距：500mm，允许误差：±100mm。⑩支架梁扭矩：≤100mm。
2.5.5 喷浆：由于巷道处于多次蠕动岩层中且施工宽度7600mm，施工高度5600mm，因此，要求混泥土标号为C20，喷射浆液要严格按配合比进行搅拌，且搅拌均匀。喷浆厚度不低于200mm。施工时，先初喷80～100mm厚混泥土，然后二次挂网后再复喷。喷浆前，首先要进行清理、整形，冲刷巷道，并紧固卡缆螺帽保证喷浆的粘结效果。每次喷浆后，要进行洒水养护，即喷后24小时班班洒水养护，以后每天洒水一次，连续30天。喷浆后巷道表面平整密实，无裸露，在1m范围内凸凹不大于50mm。
2.6 浅孔、深孔施工工艺 施工准备→钻孔→安装注浆管→开泵注浆→观察注浆情况→停止注浆→关闭注浆导管阀门拆除注浆泵与导管连接装置→清洗设备。
2.7 浅孔、深孔施工要求 设备选用风动ZQBS-8.4/12.5型双液调速高压注浆泵，用YT-28风钻钻孔，孔深2.5m、4m（砂岩段采用浅孔0.8m，深孔1.5m），顶帮全封闭均匀布孔，注浆孔间排距1.5m，深、浅孔三花型间隔布置，注浆孔内安设注浆管注浆。浅孔、深孔注浆管均采用Φ25.4×1000mm的无缝管（岩石较松软固管有难度时，注浆管长度增加到1500mm），注浆管进浆端加工丝扣，装上Φ25.4mm的球阀以控制孔内浆液。
2.8 狠抓质量达标，严格奖惩兑现，质量达一流 在质量管理上，由矿安排开掘区负责日常检查和月验收评比定级，对质量实行重奖重罚。奖罚与施工队长、书记、技术员月底工资挂钩，强化质量就是效益、质量就是安全的意识，保证质量达标准。
3 实践报告
通过实践证明我队施工的-440大巷丁一交岔点施工工艺是科学的，可行的，我们不仅提前完成了矿下达的生产计划，而且工程质量也达到了优良品。在战线、矿质量评比中得到了大家的一致好评，在公司质量检查评比中得到公司主要领导的表扬。
该工程完成有效的控制了顶板的变形，减少了顶板隐患，大大降低了巷道的维修量，确保了巷道的服务年限，满足了使用要求。
4 社会效益
该支护方案的实施，大大降低巷道的失修率，延长了巷道的服务年限。提高了巷道的支护强度，保证了生产安全，并且为我矿在同类型条件下大交岔点巷道维修方面提供了新的思路，为我矿现代化矿井建设，创建高产高效矿井奠定了坚实的基础。提高了矿井质量标准化水平和抗灾能力，另外，优化了井下通风系统，提高了巷道的运输能力，对于促进我矿的安全管理及保持矿区稳定均发挥重要作用，社会效益良好。应用于生产提高了交岔点施工质量，保证了工程质量，同时为我矿在今后同类条件下大型交岔点巷道维修与施工方面提出了新的思路，为今后同类型条件下巷道施工工艺的改革奠定了坚实的理论基础和积攒了丰富宝贵的经验，发挥了积极作用。
参考文献：
[1]张占涛.大断面煤层巷道围岩变形特征与支护参数研究[D].煤炭科学研究总院，2009.
[2]申灵君.软弱地层大断面隧道施工方案优化与施工技术研究[D].中南大学，2012.
[3]杨建民，喻渝，谭忠盛，赵辉雄.大断面深浅埋黄土隧道围岩压力试验研究[J].铁道工程学报，2009（02）.
作者简介：
杨帆（1988-），男，河南林州人，本科，研究方向：煤矿巷道支护。