＊張 斌

（山西汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司 山西 032300）

對(duì)煤礦掘進(jìn)施工而言，大斷面半煤巖錨網(wǎng)支護(hù)巷道綜掘快速成巷始終是一個(gè)技術(shù)難題，相關(guān)學(xué)者針對(duì)快速掘進(jìn)與頂板控制都開展了深入分析和研究，同時(shí)也取得了良好成果。然而，從大斷面半煤巖錨網(wǎng)巷道自身角度講，對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化會(huì)對(duì)快速成巷目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來直接影響。

1.工程概況

某運(yùn)輸巷以98°的方位角按照從西到東的方向施工，坡度為+2°，煤層部分偽頂分布炭質(zhì)泥巖，而直接底以砂質(zhì)泥巖為主，以細(xì)砂巖為輔，基本頂以砂巖為主。由于煤層底板是泥巖，所以就有遇水后容易發(fā)生碰撞的特點(diǎn)。

通過對(duì)該煤巷常用桁架錨索支護(hù)系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力場的分析和實(shí)踐，明確了桁架錨索長度、預(yù)緊力、孔口幫距及布置角度等可能對(duì)預(yù)應(yīng)力場造成的影響，并通過實(shí)踐證明了采用與常規(guī)錨桿索充分聯(lián)合的方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的有效控制；針對(duì)埋深較大的軟巖及地應(yīng)力較高的巖巷，可將底板注漿錨索、底板卸壓、梯子梁、高強(qiáng)度錨桿與錨索等多種技術(shù)結(jié)合到一起使用，同時(shí)在噴漿材料當(dāng)中適量摻加一些增強(qiáng)纖維，通過先噴后錨施工，可以取得良好支護(hù)效果；另外，還應(yīng)對(duì)勞動(dòng)組織進(jìn)行優(yōu)化，并革新相關(guān)施工工藝，提高掘進(jìn)與支護(hù)施工的技術(shù)水平，為相似巷道的快速掘進(jìn)施工奠定良好基礎(chǔ)[1]。

2.支護(hù)設(shè)計(jì)

該運(yùn)輸巷的支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)為：

（1）巷道斷面高度和寬度分別為3300mm、5200mm，斷面總面積約17.2m2，以高強(qiáng)錨桿為幫錨桿，錨桿的長度和直徑分別為2400mm、20mm；以讓壓錨桿為頂錨桿，其長度與直徑分別為2400mm、20mm，在錨桿孔的底部填筑型號(hào)完全不同的樹脂藥卷，分別為Z2335和CK2335，各1卷。

（2）錨索以高強(qiáng)度蜂窩狀鋼絞線錨索為主，其長度與直徑分別為6500mm、17.8mm，在錨索孔底部分別填筑型號(hào)完全不同的樹脂藥卷，分別為Z2335和CK2335，前者3卷，后者2卷。

（3）在頂板與兩幫都布置梯子梁，其頂部長度為5000mm，上、下幫梁長度分別為3300mm和2300mm。

（4）在頂板布置錨桿，每排7根，同時(shí)在上、下幫分別布置5根和4根錨桿。

（5）對(duì)于錨桿的間距與排距，頂部錨桿間距按710-910mm控制，排距按700-900mm控制；兩幫錨桿間距按600-800mm控制，排距按700-900mm控制；錨索間距按2600mm控制，排距按1600mm控制[2]。

（6）頂部鋼筋網(wǎng)的長度與寬度分別為5600mm、1100mm，其兩頭分別下垂至少300mm，確保與幫網(wǎng)良好搭接；上幫所用鋼筋網(wǎng)的長度與寬度分別為3400mm、1100mm，下幫所用鋼筋網(wǎng)的長度與寬度分別為2400mm、1100mm；所有鋼筋網(wǎng)均采用冷拔絲金屬網(wǎng)，其網(wǎng)格尺寸為40mm×40mm。

該運(yùn)輸巷借助離層指示儀進(jìn)行支護(hù)效果監(jiān)測(cè)，圍巖變形情況如表1所示。

表1 圍巖變形情況

從表1數(shù)據(jù)可以看出，在24d監(jiān)測(cè)周期內(nèi)，兩幫移近量相對(duì)較大，而頂?shù)滓平⒉幻黠@，最大值只有6mm，同樣，頂板離層量也不超過6mm；連續(xù)監(jiān)測(cè)12d后發(fā)現(xiàn)變形開始趨于穩(wěn)定狀態(tài)，總的收斂量較小?？梢?，以上支護(hù)設(shè)計(jì)太過保守，可通過減小支護(hù)的密度在保證支護(hù)安全的基礎(chǔ)上，縮減支護(hù)方面的成本[3]。

3.支護(hù)優(yōu)化

（1）參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，圍巖沒有產(chǎn)生太大的變形，尤其是頂板產(chǎn)生的變形很小，通過信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)（信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本流程為：對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查并完成地質(zhì)力學(xué)評(píng)估；根據(jù)調(diào)查及評(píng)估結(jié)果進(jìn)行初始設(shè)計(jì)；對(duì)初始設(shè)計(jì)的支護(hù)效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；根據(jù)檢測(cè)信息反饋對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行必要的優(yōu)化；優(yōu)化后支護(hù)方案實(shí)施后做好井下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)），同時(shí)充分結(jié)合錨桿支護(hù)基本理論，在得到設(shè)計(jì)部門的允許后對(duì)錨桿的排距進(jìn)行放大，初步放大到900mm，而錨桿的間距則保持不變，同時(shí)將錨索的布置形式從最初的2-2式更改成2-1-2式，間距和排距分別更改為2600mm、1800mm。掘進(jìn)機(jī)介入后，最初的15d采用900mm的排距，之后的15d將排距進(jìn)一步增加到1000mm，使月進(jìn)尺達(dá)到240m[4]。

（2）監(jiān)測(cè)與分析。優(yōu)化后方案正式實(shí)施以后，同樣要做好現(xiàn)場監(jiān)測(cè)與分析，對(duì)實(shí)際的支護(hù)效果及巷道安全程度予以綜合評(píng)價(jià)，并通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，對(duì)支護(hù)參數(shù)予以進(jìn)一步的優(yōu)化。在部分特殊條件中，如陷落柱、斷層及破碎帶，應(yīng)采用其它方式進(jìn)行處理。優(yōu)化后設(shè)置了四個(gè)測(cè)站，圍巖變形情況如表2所示。

表2 優(yōu)化后圍巖變形情況

優(yōu)化后的觀測(cè)同樣使用頂板離層儀進(jìn)行，在巷道施工完成后的9d時(shí)間內(nèi)，巷道頂?shù)装逄幃a(chǎn)生的最大移近量是10mm，而兩幫處產(chǎn)生的最大移近量相對(duì)較大，是26mm，但頂板深層與淺層的實(shí)際離層數(shù)量都處在8mm以內(nèi)；在巷道施工完成后的24d時(shí)間內(nèi)，巷道頂?shù)装逄幃a(chǎn)生的最大移近量是14mm，而兩幫處產(chǎn)生的最大移近量依然相對(duì)較大，可以達(dá)到38mm，但頂板深層與淺層的實(shí)際離層數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，都處在10mm以內(nèi)[5]。根據(jù)以上結(jié)果可知，頂板始終沒有產(chǎn)生太大的變形，處在安全且可以控制的范圍內(nèi)，這可以直接說明以上優(yōu)化后的各項(xiàng)參數(shù)均科學(xué)合理，可以在保證巷道掘進(jìn)施工安全的基礎(chǔ)上，由于適當(dāng)增大了錨桿的排距，使錨索布置密度減小，所以能使循環(huán)進(jìn)尺從過去的1.6m增加至2.0m，有效縮短頂板支護(hù)過程中錨索設(shè)置時(shí)間，減少材料消耗，縮短整個(gè)支護(hù)施工的周期[6]。

（3）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。①錨桿的錨固力應(yīng)達(dá)到127kN以上；②錨桿的間、排距誤差均不能超過±50mm；③頂部錨桿孔深度應(yīng)達(dá)到2300+50mm；④錨桿的外露長度應(yīng)控制在30-70mm范圍內(nèi)；⑤錨桿的預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到300N·m以上，但不能超過500N·m；⑥錨桿都應(yīng)打入到限位孔當(dāng)中；⑦錨索的錨固力應(yīng)達(dá)到200-250kN以上；⑧錨索的外露長度應(yīng)控制在200-300mm范圍內(nèi)[7]。

（4）安全技術(shù)措施。①錨網(wǎng)施工必須嚴(yán)格按照從外到里和先頂部再兩幫的順序進(jìn)行。②人員進(jìn)場后，做好敲幫問頂，確定巷道頂幫實(shí)際情況。若檢查中發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即處理，若無法處理，應(yīng)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，施工必須要在措施到位且整改完成后恢復(fù)。切勿蠻干，杜絕一切違章指揮及操作。③錨網(wǎng)施工應(yīng)由2-3人配合完成，互相之間要注意安全監(jiān)護(hù)。整個(gè)施工過程中，必須始終確保退路通暢，以免冒頂造成傷害。作業(yè)中，除了安全監(jiān)護(hù)人員，其他與施工無關(guān)的人員不可在作業(yè)點(diǎn)內(nèi)長時(shí)間逗留。④在對(duì)巷道高冒地段進(jìn)行處理的過程中，應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)，必須具備足夠的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)；相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與專門的安全人員必須跟班指揮，設(shè)專人密切觀察頂板情況，如果發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)先將作業(yè)人員撤出，然后立即進(jìn)行處理，處理到位后才能恢復(fù)正常作業(yè)，保證作業(yè)安全[8]。⑤在處理網(wǎng)兜及臨時(shí)作業(yè)平臺(tái)的搭建過程中，應(yīng)在支護(hù)完整且牢固的地方進(jìn)行作業(yè)。⑥嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度與現(xiàn)場跟班帶班制度，在作業(yè)點(diǎn)方圓10m之內(nèi)應(yīng)保證照明和通風(fēng)良好。⑦打眼及掛網(wǎng)的操作人員應(yīng)站在相對(duì)安全的地方進(jìn)行操作，不可在裸巷進(jìn)行施工。⑧若錨網(wǎng)支護(hù)無法滿足安全要求，應(yīng)立即請(qǐng)示相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，制定有針對(duì)性的支護(hù)方式，經(jīng)批準(zhǔn)后進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

4.結(jié)語

綜上所述，該運(yùn)輸巷通過對(duì)動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)的引入對(duì)其支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，主要優(yōu)化內(nèi)容為適當(dāng)增加錨桿布置排距，以減小支護(hù)密度，在保證支護(hù)效果的基礎(chǔ)上，縮短永久支護(hù)施工時(shí)間，并能在一定程度上加快巷道掘進(jìn)速度，為快速成巷這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)，同時(shí)還能為類似巷道相關(guān)支護(hù)參數(shù)優(yōu)化技術(shù)規(guī)范的制定提供參考依據(jù)。