二次支护技术在软岩巷道中的应用

张兆桥

（中煤能源新疆鸿新煤业有限公司，新疆 呼图壁 831200）

0 概述

苇子沟矿回风上山联络巷在施工中，由于在穿B6煤层及B6煤层底板泥岩。煤质较软且容易破碎，煤层顶板泥岩为褶曲构造，矿山压力突显，煤炮频现。回风上山联络巷在完成锚网喷支护后，巷道沿煤岩结合处压力较大。顶部、肩窝及两帮帮体断裂相错相对发生位移，底板鼓起，巷道变形严重，直接影响了运输、行人及通风安全。

1 二次支护

巷道开挖后，围岩由三向应力状态变为二向应力状态。在施工给予初次支护后，围岩由于弹性能和塑性能的作用，产生膨胀压力，进行应力的重新分配，从而重新达到新的三向应力平衡状态。在此阶段巷道围岩变形量较大，达到一定程度而初次支护阻力无法继续维持巷道围岩应力平衡时，巷道就比人受到破坏，此时必须进行二次支护，提供新的支护阻力，否则巷道变形到一定程度便会发生片帮冒顶现象。

1.1 支护方式确定

鉴于该巷道变形严重，且有大面积的片帮和冒顶现象，拟采用锚索、U29型钢联合支护方式，即首先处理片帮冒顶部分，然后刷扩至设计架棚支护尺寸，支护时严格按照原有支护设计施工两肩窝加固锚索，使用等级强度为C25的喷射砼进行初喷；最后由外向里架设U29型钢拱形支架。

支架拱顶、帮之间覆盖双层钢筋网，两棚左右肩窝各补打锚索进行加强支护，然后使用水泥背板搭接铺实，顶部打井字垛用背板与顶板接实、背牢，金属网与巷壁之间有缝隙地方使用木楔背牢；帮部采用花背，最后进行喷浆按巷道设计规格成巷。

1.2 支护参数确定

①锚索及钢板：锚索选用Φ17.8×8300mm的1860级钢绞线；每根锚索采用4卷树脂锚固剂锚固，CK2335，锚固长度为1.4m，锚索外露长度不大于300mm，预应力≥160kN。钢板采用300×300×16mm的钢板。

②支架使用U29型钢制作，棚腿下端焊接钢板，防止棚腿受压下沉，规格为 200×200×10mm 钢板。

③套棚采用单棚，棚距中-中800mm，支架间采用5根拉杆连接（采用20#圆钢制作）。接茬搭接长度500mm，每个搭接部位采用3付U型卡配以M24mm螺丝固定。棚腿深入底板以下200mm，棚与棚之间采用定位筋连接，每段钢棚之间为5根定位筋，钢棚接顶密实，空隙用钢筋水泥背板花背，水泥背板规格为1000×120×60mm。

④钢筋网采用Φ6.5mm的圆钢焊制，网片规格为1800×1000mm，网格为100×100mm,网要压岔搭接,搭接长度为100mm，相邻两块网之间要用14#铁丝连接，连接点要均匀布置，间距200mm。

2 施工方法

（1）提前设置好中腰线，对巷道宽度不够的地段，要用风镐进行扩帮、拉底。

（2）施工时，要由外向里逐架进行，按中腰线架设，先挖好两帮腿窝，腿窝深度200mm，立棚腿、背帮、背顶、打撑杆。挖腿窝时要找准腿窝位置，边挖边量，深度达到设计要求，上梁、立棚腿时做到动作一致，要有专人照看安全，棚梁上好后，检查棚子中心是否符合设计要求，如有不符立即处理好再进行固定，打好撑杆。

（3）支架顶、帮部采用钢筋网覆盖，再用钢筋水泥背板花背，背顶、背帮，背帮时遇有超挖、欠挖的地段，要先进行处理，再用水泥背板背实。

（4）架棚段两端头各三架棚采用锚杆和加板组合固定防倒。在支第一架棚时，要有专人扶好棚梁、棚腿，待支起第二架棚，背实顶帮，确保安全后，方可松手。

（5）全部支架架好后，再一次性按设计尺寸喷浆成巷。

（6）施工顺序：刷扩两帮、拉底→进行补打锚索、初喷封闭→放线→立棚腿、棚顶→背帮、背顶→打撑杆→喷浆成巷

3 支护效果

采用锚索、U型钢联合支护技术对苇子沟矿回风联络巷进行维修加固后，有效地控制了巷道的顶板下沉和两帮的内移变形，形成了有效的组合平衡拱，为下步施工集中回风上山提供了安全保障。

4 软岩掘进巷道顶板控制措施

4.1 控制顶板的必要性

在软岩巷道掘进过程中，及时控制顶板是一件十分艰难的过程，由于掘进过程中，软岩冒落无裂缝、无声响，随时都有掉落的可能，给施工人员安全造成较大的危害；积极控制顶板是解决安全施工的必须条件，在此期间我们采取了多种方法进行顶板控制施工。

4.2 保护顶板增加顶板围岩的自承力

实践证明：最有效的方法是尽可能的采用光面爆破来掘进巷道，用锚喷方式进行支护，以最大限度地保持围岩的完整和稳定性，减少上覆岩层的松弛压力和对围岩原岩应力状态的扰动，充分调动围岩顶板的自承能力，使围岩与支护共同承载。

4.3 控制软岩流变，保持支护长期稳定

在软岩巷道掘进时都强调顶板松软，要求“短掘短砌”巷道掘进后立即进行永久支护，此时软岩因流变膨胀发生变形，使刚性支护没有达到强度前就破坏了，对于软岩巷道要求及时支护达到封闭围岩，避免围岩风干吸水膨胀，仰制围岩流变的扩大是很必要的，此时，最好采用锚喷技术进行临时支护然后利用巷道收敛变形，围岩压力和支护结构的相互作用，随找适合允许的临时支护变形范围内进行永久支护的最佳时间。

4.4 锚网、喷U型钢支架联合支护的应用

在掘进爆破施工采用缩小循环进度，超前撞楔法进行支护及时控制顶板的冒落；然后进行锚网支护控制顶板，加大锚索支护密度控制顶板，在锚网支护结束后立即进行喷浆封闭，避免岩石风化吸水膨胀；在浆体的外围架设U29钢拱型支架进行永久支护，支架架设时，两帮各留有200mm压力释放缓冲区，使用软岩（煤）部分充填，此种联合支护的方法使用后有效的解决了软岩巷道支护变形大的问题。

5 总结与体会

（1）与一次成巷不同的二次支护，有其合理的科学依据，根据现场实际发生的情况，可以选用锚杆、锚索、架棚等不同方式的联合支护方式。

（2）对动压巷道维修尽量选在动压来临之前，对可能受到动压影响的巷道进行维修加固，不仅可以节约大量人力物力，而且巷道抵抗动压效果更加明显。

[1]王仲荣.锚喷联合支护技术在动压岩巷维修中的应用[J].河北煤炭，2005（05）.

[2]苇子沟煤矿改扩建初步设计说明书[Z].2011.