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1、深井大硐室支护设计与施工吕庆刚中平能化集团公司一矿，河南 平顶山 467011摘 要 介绍了锚、网、喷+锚注+锚索联合支护技术在平煤一矿深井大硐室应用的成功经验，为类似矿井的施工提供借鉴。关键词 锚、网、喷 锚注 注浆锚索 底板锚索 支护-1 概 述随着矿井开采深度的不断增加，深井的支护问题日益突出，传统的锚、网、喷支护已经难以解决深部巷道收缩变形问题，尤其是深井大硐室的支护问题。一般的方式支护强度低，不能有效控制帮、顶及底板的变形，容易造成巷道底臌、两帮移近、顶板下沉，围岩承载能力迅速下降，从而加速了巷道变形、垮塌。中平能化集团公司一矿三水平丁二采区皮带下山倾角平均15，长度980m。根据皮
2、带驱动装置要求，皮带机驱动硐室的为净宽7.6m，净高4.8m，净断面30.3m2，长度15m。硐室埋深880m，附近顶底板为泥岩及砂质泥岩，比较破碎，巷道压力大。皮带驱动硐室由皮带下山扩巷施工而成，皮带下山沿煤层顶板施工。2 支护设计深井大硐室的有效支护方法是，对硐室周围一定范围内的深部围岩进行有效加固，加强主动支护强度，充分发挥围岩自身的承载能力来控制围岩的变形。根据硐室顶底板岩性和一矿支护经验，确定对该硐室采用锚、网、喷+锚注+锚索联合支护方式，如图1所示。图1 驱动硐室支护断面示意图2.1 锚、网、喷支护采用直径22mm、长2400mm的左旋高强度螺纹钢锚杆，间排距700700（mm），
3、树脂锚固剂锚固；铺设直径4mm的双金属网；喷射混凝土厚度为100mm。2.2 锚注支护注浆用的锚杆为直径20mm、长2000mm的注浆锚杆，间排距为15001500（mm）。注浆材料采用水泥和超细水玻璃配合的注浆液。水泥浆液配制比为：水泥水=110.81（重量比）；高效CSA膨胀剂掺加量是水泥重量的68%。开始注浆时用1520Be的超细水玻璃；根据进浆情况，超细水玻璃调配到2030Be；超细水玻璃原液封孔。水泥浆液与超细水玻璃浆液的体积比为11或0.61。注浆压力是浆液扩散充填的能量，注浆压力的大小取决于岩层裂隙的发育程度和砌壁的承压能力，根据岩体的裂隙发育情况和砌体的抗压能力，注浆压力选择0
4、.51.5MPa。浆液的扩散半径与岩石的裂隙和砌壁与岩面间空隙渗透有关，因岩层裂隙和砌壁与岩石间空隙的不均匀性，浆液的扩散半径相差较大。因此，合理确定浆液的扩散半径，对节约材料、缩短工期、保证加固质量意义重大。在施工该硐室时，扩散半径控制在2.5m以内。2.3 锚 索硐室除了采用传统的单根预应力锚索支护外，还采用成束注浆锚索和底锚索加固，起到了良好的效果。（1）顶、帮锚索支护顶、帮采用单根预应力锚索和成束注浆锚索支护隔排支护，排拒为2000mm。单根预应力锚索为直径17.8mm、长7m的钢绞线，间距1300mm，用树脂锚固剂卷锚固，锚固长度为2.0m。成束注浆锚索由3根直径15.2mm、长13
5、.2m的钢绞线组成，注浆锚固深度为12m，间距为2000mm。成束注浆锚索与单根预应力锚索间隔布置，互相配合，共同对深部围岩进行加固。成束注浆锚索把破碎松散围岩组合连接成整体，将锚索锚固在地层深部稳固的岩体上，通过施加预应力，使锚索长度范围内的软弱岩体（层）挤压密实，提高岩层层面间的正压力和摩阻力，阻止开裂、松散岩体位移。对锚索孔高压注浆，浆液充填裂隙和孔隙，可提高破碎岩体的强度和整体性，结构简单、工期短，能有效达到加固硐室的目的。（2）底板锚索底臌是巷道收缩变形的重要因素之一。以往对底板进行支护与加强处理的重要性认识不够，巷道底臌问题一直没有得到较好地解决，巷道底臌量较大，更由于巷道积水对底
6、板岩石的长期软化作用，更加大了底臌程度。因此硐室底板采用锚索加固，锚索为直径17.8mm、长7m的钢绞线，间排距13002000（mm），用树脂锚固剂卷锚固，锚固长度为2.0m，防止和控制底臌变形量。施工后及时对硐室底板进行硬化处理。3 施工方法3.1 锚、网、喷支护驱动硐室由小断面扩刷成设计断面后，采用锚、网、喷对硐室进行支护。3.2锚注支护硐室喷浆2天后，进行锚注支护。（1）注浆设备和材料钻注浆孔选用YT-28型风动凿岩机，配合直径42mm的合金钻头和2.5m长中空钻杆。注浆设备采用2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵和配套的TL-200型立式搅拌机。注浆材料采用袋装普通硅酸盐水泥、
7、膨胀剂和超细液体水玻璃。为了提高硐室注浆抗压强度，增加浆液的结石率，选用新鲜无结块袋装42.5级普通硅酸盐水泥和高效CSA膨胀剂。为减少浆液流失，增加抗压效果，选用模数为2.63.2、浓度为3642 Be的中性水玻璃。注浆管选用直径42mm、壁厚6mm的无缝钢管加工成500mm长注浆管。高压注浆管是深孔注浆专用管，为减少混凝土砌体的压力，采用直径42mm和直径16mm的无缝钢管与高压橡胶圈加工成专用管。（2）注浆工艺注浆工艺为：布注浆孔钻孔埋管注浆管安装压稀浆试验注浆跑漏浆处理。注浆孔采用“三花法”布置，注浆孔间排距为15001500（mm）。布孔后按要求钻注浆孔，钻孔结束后用清水洗孔，根据注
8、浆孔深度安装已准备好的注浆管，按双液注浆管路要求连接好管路后，开泵注压浆液，测定岩石的受注能力，检查砌体壁是否有漏浆现象。3.3 锚索支护（1）顶、帮锚索施工锚注施工后，在硐室的顶部及两帮隔离排安设大直径单根预应力锚索和成束注浆锚索。在安装成束注浆锚索时，将组装好的成束注浆锚索体，推入清理过的锚索孔中。待送入孔底后，确认两根排气管通气良好后，封闭孔口开始注浆，注浆压力控制在1012MPa，保证浆液的充分渗透与扩散。用20030020（mm）钢板制作托盘。注浆7天后，上托盘张拉锚索，托盘长轴方向平行于巷道方向，锚索预紧力为160kN。（2）底板锚索施工底锚索施采用DZQ-100D型底板锚索钻机。
9、由于底板锚索眼内容易积水、积粉，因此采用水泥浆进行全长锚固。水泥浆用ZBY-50/7.0-11型双液注浆泵灌注，锚索眼外口使用注浆封孔器。4 硐室支护效果检验施工后，对硐室两帮及顶底板移近量进行了监测，监测结果如图2所示。监测结果表明，开挖4天后，巷道变形基本上趋于稳定，此间巷道变形速率为3.4mm/d，锚杆、锚索拉力均达到了设计要求。硐室投入使用以来，状况良好，巷道基本不需要维修，从而保证了生产安全。图2 驱动硐室位移监测结果5 结 论中平能化集团公司一矿三水平丁二采区皮带下山皮带驱动装置硐室采用了锚、网、喷+锚注+锚索联合支护方案后，硐室变形得到了有效控制，没有出现失修现象，支护取得了成功。实践证明，深井大硐室通过锚、网、喷+锚注+锚索联合支护技术，充分发挥了围岩的自身承载能力，保证了硐室的支护强度，有效控制硐室顶、底板及两帮的位移变形，从而减少硐室的维护工作量。该技术对于深井巷道及硐室支护具有较好的借鉴价值，目前，锚、网、喷+锚注+锚索联合支护技术在平煤集团各矿已有应用。作者简介 吕庆刚 男，1964年出生，河南罗山人，硕士学历。现任中平能化集团公司一矿总工程师，高级工程师。（收稿日期：2009-06-24；责任编辑：王方荣）
