应用围岩松动圈理论解决破碎围岩支护

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中图分类号：P614文献标识码： A 文章编号：

一、概况

由桑树坪矿掘进五队施工的200变电所及泵房，巷道工程已施工结束，该巷道布置在3#煤底板25mm处，岩性为较破碎的粉砂岩和砂质泥岩，由于泵房的跨度较大，即宽×高=5.1m×4.75m（掘进断面）。刚开工时的施工方案：临时支护采用锚杆、喷浆，局部挂网，永久支护为砌碹支护；通过测围岩松动圈后，根据围岩松动圈理论，决定采用锚杆加金属网再喷浆的永久支护。现将两种施工方法的有关部分叙述如下。

二、两种施工方法

（一）以砌碹为永久支护的施工方法

由于泵房所处的岩性为较破碎的粉砂岩及砂质泥岩，且泵房的跨度较大，即掘进断面为20.0m2，净断面为16.5m2。所以刚开工时的施工方案为:

1、临时支护

采用锚杆和喷浆同时紧跟工作面，喷浆厚度不小于30mm，即先喷浆后打锚杆，锚杆规格：φ20×1800mm，间排距为800×800mm。

2、永久支护

除采用锚杆支护外，还必须进行砼墙和料石拱砌碹作为永久支护。

3、每米巷道成本

①每米巷道材料消耗

每米巷道材料消耗见表1。

表1每米巷道材料消耗表

②每米巷道人工费用

掘进时，每米巷道综合定额（工作面）为28.96工/米，每工16.65元/工，每米巷道掘进费用为482.18元，砌碹每米巷道的综合定额为24.04工/米，每工为16.65元/工，每米巷道掘进费用为400.27元。

每米巷道总人工费用为482.18+400.27=882.45元。

③每米巷道总费用=每米材料消耗+每米巷道人工费用

=554.27+882.45

=1436.72元

（二）利用围岩松动圈，确定支护参数的施工方法

通过测该巷道的围岩松动圈范围为150-200cm，锚喷支护类型为锚杆、喷层及局部挂金属网，围岩为较不稳定，锚喷参数按锚杆组合拱理论计算。

1、锚杆参数计算与选择

按组合拱理论计算锚杆的有效长度l为：

式中：b～组合拱厚度，取b=1.2m；

α～锚杆对破裂岩体的控制角模拟实验得α=43°；为计算方便，取α=45°；

根据计算的有效长度确定锚杆全长为：

L=1+0.1=1.7+0.1=1.8m

式中，0.1～锚杆尾部及端部外露长度之和。

2、喷层厚度与金属网

由于该巷道在断层带内掘进，围岩变化大且破碎，所以必须挂网喷浆，即喷浆厚度为1000mm，金属网采用经纬网。

3、支护能力的计算

用拉麦公式计算组合拱单位面积承载能力p为：

式中：α2～锚固体强度，根据锚固体力学性能试验得出的理论，锚固体接近于原岩的强度，取α2=15.08Mpa。

R～巷道净半径，取R=2.45M。

巷道轴向长t=0.5m，组合拱承载能力P为：

P=2πRpt=2π×2.45×4.15×0.5=31.94MN

即巷道支护方式为：喷-锚、网、喷。

初喷：1:2:2的砼厚30mm；

锚杆：规格为φ20×1800mm，间排距为500×500mm；

网：采用经纬网，网格100×100mm；

复喷：喷砼厚度至100mm。

4、每米巷道成本

①每米巷道材料消耗

每米巷道材料消耗见表2.

表2每米巷道材料消耗表

②每米巷道人工费用

采用锚喷为永久支护，每米巷道工作面的综合定额为30.84工，每工16.65元，即每米巷道人工费用为513.49元。

③巷道成本=每米材料消耗费用+每米巷道人工费用

=860.58+513.49

=1374.07元（未包括炸药、雷管）。

三、两种施工方法比较

1、围岩变形

该巷道的变电所段采用砌碹为永久支护，砌碹好后再在外面喷一层浆。现已发现该段巷道压力较大，有的地方已有开裂，长度有十多米。

泵房段在采用锚喷支护时，我们先按砌碹巷道支护断面掘进，害怕巷道压力大时，断面变化，如变化再用砌碹支护。在施工完的巷道布置了四个测点，测巷道顶底板、两帮移近量，2012年1月至10月两帮移近量为14mm，顶底板移近量为33mm，喷层均未出现裂缝现象。证明所采用的参数与设计观点正确。

2、施工的难易程度

采用料石砌碹支护施工工艺比采用锚杆支护工艺复杂，工人劳动强度大，单进低，成本每米多62.65元。

3、围岩松动圈理论，为现场施工提供了确定锚杆支护参数的类型。