牛军
淮河能源控股集团煤业公司张集矿修护三区，安徽淮南 232001
摘要：结合某矿巷修巷道实际，提出了一种将主动支护(如锚杆、锚索支护)与被动支护(如U形棚支护)有机结合的方案,分析上述联合支护方案的原理,并预测该支护方案的支护效果,为巷道支护设计提供新的思路。
关键词：主动支护；被动支护；联合支护方案；巷道修护
淮河能源某煤一工作面下方东翼轨道大巷与上覆待开挖煤层之间法向距离仅为20-35m，巷道围岩为泥质砂岩，巷道沿岩层走向布置，岩层倾角约在250—300之间；该巷道服务期限较长，预计在30年以上，巷道目前破坏十分严重，且反复修复后并无明显效果。通过对各种维修方案的选择比较。决定采用主动支护(如锚杆、锚索支护)与被动支护(如U形棚支护)有机结合的方案。该技术为类似条件下巷道的根本治理提供了有效技术和经济途径,具有很高的实用和推广价值。
1 锚喷注技术支护原理
方案中主要的核心原理有3个：（1）通过关键加固点的加固改善围岩的应力状态，提高整体结构的稳定性；（2）大幅提高金属支架的承载能力，确保松动圈内碎胀力的迅速提高；（3）通过注浆改善围岩性质、提高松动圈抵抗外围稳定岩体的作用、减轻支护材料的承载压力，同时可以在支护材料承载不是很大的情况下，将松动圈与稳定岩体之间的相互作用力大幅提高，从而抑制松动圈的进一步扩展。
2 加固工艺
架设U型棚后，分两种情况：（1）注浆前锚杆（索）成孔及安装许可，先布置锚杆（索），后注浆；（2）注浆前锚杆（索）成孔及安装困难，则先注浆，后布置锚杆（索）。
（1）先注浆，后布置锚杆（索）情况
混凝土喷层→注浆→由下向上安装帮部锚杆（索）→安装拱腰部位锚杆（索）→安装顶部锚杆（索）→安装底角锚杆（索）→安装底板锚索。
（2）先布置锚杆（索），后注浆情况
由下向上安装帮部锚杆（索）→安装拱腰部位锚杆（索）→安装顶部锚杆（索）→安装底角锚杆（索）→安装底板锚索→混凝土喷层→注浆。
3 基本加固参数设计
架设U型棚，U型棚规格为：净宽×净高=5.2m×3.8m，并且棚腿有5°扎角，棚距600mm。钢筋网规格为760 mm×560mm（横筋×纵筋=Φ10mm×Φ6.5mm）钢筋网，钢筋网必须勾在U形棚外侧，每隔200mm用14#双股铁丝连接并拧紧，网后用大矸石或编织袋装碎矸充填严实。
底角锚杆（索）：锚杆（索）采用Φ24mm×3000mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆（索），锚杆（索）托盘为10×150×150 mm的蝶形钢板。锚杆（索）与水平呈400—450角度布置，底角锚杆（索）孔必须钻在帮底交界处，托盘下必须用混凝土填实，托盘与底角锚杆（索）必须呈垂直关系，排距800mm。
帮部锚索：锚索采用Φ22mm×5000mm的高强锚索。帮部补强锚索共两排。
拱腰部锚杆（索）：锚杆（索）采用Φ24mm×3300mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆（索），锚杆（索）托盘为10×150×150 mm的蝶形钢板。拱腰部锚杆（索）处于拱腰部位，锚杆（索）与水平呈450角。
顶部锚杆（索）：锚杆（索）采用Φ24mm×3300mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆（索），锚杆（索）托盘为10×150×150 mm的蝶形钢板。锚杆（索）处于拱顶中部。
箱梁：用29号U型钢加焊10mm厚钢板制作而成。每垮箱梁长度800mm，共约束2架棚腿。箱梁中开设直径26mm的圆孔作为锚杆（索）的穿孔。拱腰部位和顶部的箱梁必须用卡揽与U型棚紧密拴在一起，以防锚杆（索）断裂箱梁下落伤人。
底板锚索：底板锚索采用Φ22mm×6500mm的高强锚索，托盘为10×300×300 mm，底板锚索间排距1600×1600mm。通常情况下，底板中含有大量游离水，锚索孔成孔后，首先采用水下锚固剂实施端锚，然后使用干水泥粉实施全长锚固。
4 注浆施工参数
喷砼：巷道全断面喷厚100mm，强度为C20,采用P.O.32.5水泥，水泥，黄沙，瓜子片按重量配比为1:2:2，水灰比为0.45:1，速凝剂为水泥重量的3%。
注浆孔布置
浅孔排距为3.6m，孔深为2.0m。每排5孔，孔口管规格均为26.75×3.25×800mm。底板孔排距为2m，孔深为2m。每排3孔，孔口管规格均为26.75×3.25×800mm。
.png)
注浆材料、浆液类型及注浆量
注浆采用单液水泥浆，水泥选用P.0.42.5普通硅酸盐水泥。水灰比为1:1，注浆量以实际发生量为准。
注浆压力
浅孔注浆设计终压为2.0Mpa。
单孔注浆结束标准
达到设计注浆压力，并稳压达10分钟以上。[3]
5 结语
此处锚杆（索）（索）与金属支架通过箱梁这一纽带有机结合为一体，这一结合看似简单，实则意义深远。锚杆（索）（索）支护属主动支护，金属支架支护属被动支护，结合后形成的综合支护结构除了保持了主动支护和被动支护的作用之外，还衍生出了一个极为重要的作用，即金属支架承载增强作用。
在这种组合结构中，锚杆（索）（索）的支护作用通过箱梁，最终以金属支架作为托盘得以实现；金属支架的支护作用则发生了巨大变化，因为箱梁的约束，原先一个跨度很大的曲梁被处理成了一个多垮连续梁，其承载能力较单一的金属支架提高了数倍，在此处的设计方案中，金属支架的承载力被提高了6倍以上。因此，这一组合所发挥的效应，绝不是两种支护简单的叠加。
另外，锚杆（索）（索）对岩壁的作用是通过箱梁作用在金属支架上，然后再通过金属支架和被金属支架约束的钢筋网作用在岩壁上，箱梁本身与岩壁无接触。由于此处特殊托盘对岩壁的约束范围远较一般托盘大的多，所以对岩壁变形的控制效果也较一般托盘好的多。
应用此法修护的-650m东翼轨道大巷局部已修护完工近两年，此巷道仍未见有任何失修和破坏现象，效果很好。此法在应用过程中施工方便、安全可靠，且取得较好的经济及社会效益，是一种应用前景广阔的主动支护方案，具有很好的应用前景和推广价值。
参考文献
[1]兰付岭，主动支护与被动支护有机结合的原理分析[J]，《科技创新导报》，2010，32。
[2] 经来旺，《工程力学》，武汉理工大学出版社，2008年。
[3]霍振龙,孙志勇,郭相平.强烈动压巷道全长预应力注浆锚索加固技术[J].中国矿业,2014,23(6):106-111.?
[4]阮庆胜.注浆锚索在深井巷道支护中的应用[J].科技视界,2015,0(7):80-80.?
[5]代光明,杨成.全煤锚网支护巷道锚索加固技术研究与实践[J].煤炭与化工,2014,0(5):67-70.?