潘一东矿深井软岩马头门复合支护新技术

潘一东矿深井软岩马头门复合支护新技术

王兆君

王兆君（淮南矿业集团潘一东矿）

摘要：潘一东风井马头门位于-848m水平。巷道埋藏深，受地应力影响较大，加之岩石局部强度低，层理发育，地质条件相对复杂，又是双交叉点，顶板松动圈范围大，易掉顶，成形差。为了安全高效地对此马头门进行支护，采用锚网喷与钢筋混凝土砌碹复合支护形式。一次支护采用锚、网、喷支护，待围岩基本稳定后再进行钢筋混凝土砌碹。使锚网喷与围岩形成的组合拱提供一个经留变形空间，从而改善了混凝土支护体的受力状态，提高了支护体的承载能力，使混凝土刚性支护的强度能充分发挥作用。此支护形式能有效控制松动圈的扩大，改善了巷道围岩的稳定性。掘进后巷道维护了长期稳定，支护效果良好。

关键词：复合支护锚网喷混凝土砌碹马头门

1工程概况

潘一东区矿井风马头门，净底板绝对标高为-842.02m（累深为864.22m），方向为东、西向，两侧各施工16.0m。马头门拱部处于砂泥岩互层中，墙部为细砂岩，为一层含水层，注浆前预计涌水量为2.94m3/h。

风井井筒揭露13-1煤底板标高为-789.2m，煤厚4.9；11-3煤揭露底板标高为-849.6m，煤厚1.2m，中间夹0.3m厚的泥岩夹矸；根据风井井筒前探资料，风井井筒11-2煤底板标高为-857.8m，煤厚为1.7m。风井井筒实际揭露11-3煤底板标高为-849.6m，煤层厚度为1.2m。风井井筒前探11-2煤底板标高为-857.8m，煤层厚度为1.7m。附近有钻孔及三维地震资料，11-2煤层控制可靠。

本区段位于潘集背斜转折端南翼，总体上为一南倾的单斜构造形态，风井井筒施工至13-1煤层顶板6.7m处揭露F32正断层，断层面倾向190°，倾角40°，断层落差约20m，预计F32断层对巷道施工影响不大。根据井筒检查孔、注浆孔资料、实际揭露和三维地震勘探资料，11-2煤层控制可靠，构造地质条件简单，煤岩层产状170～180°∠6～8°。马头门为半圆拱结构，净高4.4m（拱高2.8m，墙高1.6m），净宽5.6m；荒高5.1m，荒宽7.0m。

2支护技术方案

2.1支护方案的选择

由于马头门埋藏深，受地应力影响较大，加之岩石局部强度低，层理发育，地质条件相对复杂，又是双交叉点，顶板松动圈范围大，易掉顶，成形差。根据围岩松动圈的支护理论，认为支护对象主要是围岩松动圈在形成过程中所产生的碎胀力，对碎胀力的支护要及时，并且针对松动圈的大小采用合适的支护方式，所以马头门采用复合支护，一次支护采用锚、网、喷支护，因锚喷支护是比较及时的支护，与围岩较为密贴，在围岩变形过程中能较快地产生支护阻力，控制碎胀变形的效果较好。这种局部强化式支护结构能及时封闭围岩和充分利用围岩的自承能力。待围岩基本稳定后再进行二次支护，即为钢筋混凝土结构，这样使锚网喷与围岩形成的组合拱提供一个经留变形空间，从而改善了混凝土支护体的受力状态，提高了支护体的承载能力，使混凝土刚性支护的强度能充分发挥作用。所以马头门支护采用锚网喷一次支护和单层钢筋混凝土结构二次支护的复合支护。

2.2支护技术参数

锚喷支护：锚杆选用Φ22锚杆，长度2500mm，间排距800×800mm，网片Φ6@100×100mm，喷浆厚度100mm；单层钢筋混凝土结构：配筋形式为：竖筋、环筋Φ22@200mm、水平筋Φ20@200mm。墙基础深度600mm。

3施工方案及施工顺序

马头门支护掘进采用先拱后墙法施工，永久支护采用先墙后拱锚喷支护一次性支护。即掘进施工先拱后墙，按设计要求画轮廓线进行掘进，验收合格后进行拱部打锚杆、挂网、喷浆支护，（适当增加锚索支护）。拱部锚网喷支护完再掘进墙部，进行打锚杆、挂网、喷浆支护。锚网喷支护结束后进行反底拱施工，完成后绑扎钢筋、立模，整体浇灌混凝土永久支护。

3.1爆破工程要求

①技术员要准确给定连接处硐室中腰线，并在打眼前放出硐室轮廓线，打眼要做到平、直、齐，保证打眼质量，严格按照爆破图表作业，视围岩情况调整爆破参数，达到光爆要求。②必须采用光面爆破，爆破图表齐全，参数选择合理，施工规范。③中线至任一帮的距离限差0～+150mm。④墙基础必须一次掘出，符合设计要求。

3.2锚杆支护要求

①锚杆安装要牢固，托盘紧贴岩面，未接触部位必须楔紧；②挂网时，金属网要沿岩面敷设，与锚杆固定要牢固，消除无网区，网间要有不小于100mm搭接。③锚杆要按设计要求布置，与岩层面夹角不小于75度，托盘紧贴岩面。④锚杆锚固力不低于60kN。

3.3喷射混凝土支护要求

①钢筋网的规格质量必须符合设计要求；②钢筋网的网格必须焊接（或压接）牢固，漏焊、开焊点不超过应焊点的2%；③喷射混凝土所用的水泥、骨料、外加剂的质量必须符合设计要求；④喷射混凝土的配合比、外加剂掺量必须符合设计要求；喷射混凝土强度、厚度必须符合设计要求；

3.4砌碹工程要求

①钢筋和钢筋的加工件的品种、规格、质量、性能必须符合设计要求和规范的有关规定。②钢筋的表面必须清洁，严禁使用有裂缝、断伤、刻痕的钢筋。③钢筋的搭接长度和方式必须符合设计和作业规程的规定。④钢筋的绑扎缺扣、松扣数量不应超过应绑扎量的10%，且不连续。⑤钢筋安设位置允许偏差为：受力筋间距±20mm，排距±10mm，构造筋±30mm，受力筋保护层±10mm。⑥保证立模质量，以反复检查确认正确无误后才能固定模板，碹磆，模板支撑一定要牢固确认固定牢固后才能入模浇灌。⑦浇灌混凝土时要对称下料，分层入模，加强振捣，保证不使模板受挤变形，不得出现蜂窝、麻面、狗洞、露筋，封顶要充填密实。

4支护效果与经济效益

马头门支护采用锚网喷一次支护和单层钢筋混凝土结构二次支护的复合支护后，缩短了施工工期，保持了长期稳定，延长了巷修维修周期，保证了矿井二期工程的顺利开展，为矿井的安全顺利投产奠定了坚实的基础，从而产生了良好的经济效益。

5结论

马头门采用复合支护，一次支护采用锚、网、喷支护，因锚喷支护是比较及时的支护，与围岩较为密贴，在围岩变形过程中能较快地产生支护阻力，控制碎胀变形的效果较好。围岩基本稳定后再进行二次支护，即为钢筋混凝土结构，这样使锚网喷与围岩形成的组合拱提供一个经留变形空间，从而改善了混凝土支护体的受力状态，提高了支护体的承载能力，使混凝土刚性支护的强度能充分发挥作用，该支护工艺能有效控制松动圈的扩大，改善了巷道围岩的稳定性，延长巷道维修工期，从客观上讲是种经济可靠的支护方式。

参考文献：

[1]张立俊.流变围岩巷道支护技术.煤炭工业出版社.2008年12月.

[2]邢福康.煤矿支护手册.煤炭工业出版社.1993年2月.