輸送機大巷延伸掘進一次成巷支護技術研究

       1 工程背景
　　 東側為一水平輔助運輸大巷延伸段;南側為已掘進帶式輸送機大巷;西側為一水平回風大巷延伸段;北側為未開拓區域。煤層厚度最大11.6m，最小9.8m，平均10.5m;煤層傾角最大3°，最小0°，平均0.3°。一水平北翼帶式輸送機大巷延伸巷道為煤巷，采用矩形斷面，長度為515m，巷道掘進寬度4.4m，掘進高度3.75m，掘進面積16.5m2。
　　2 支護設計
　　 （1）巷道開挖圍巖破壞深度。巷道寬度為4.4m，直接頂板為煤層及其底板泥巖，取普氏系數（即巖石硬度系數）為4。由于頂板泥巖普氏系數取值為4，計算得到頂板圍巖破壞深度為0.55m。
　　 （2）錨桿支護參數計算。考慮本硐室埋深較淺，且頂板為泥巖及煤層，所以能確保頂板穩定方能保證硐室的支護安全性，本次設計巷道幫部與頂板采用相同的支護參數，以確保安全。
　　 ①錨桿長度L：錨桿長度L=1.5m，設計取2.1m。
　　 ②錨桿錨固力與錨固長度。錨桿選用直徑Ф20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿BHRB335，σ=335MPa。錨桿錨固力計算：
　　 式中：F—為巷道頂板單根錨桿破斷力，kN;σ—為錨桿的屈服強度，335MPa;r—為錨桿直徑，20mm。由上述計算結果可知：單根錨桿破斷力為：105kN，設計取頂板錨桿錨固力大于105 kN，即P>F。錨桿理論錨固長度計算：
　　 式中：σ—為錨桿的屈服強度，335MPa ;D—為錨桿孔徑，28mm;
　　τ—為樹脂藥卷與孔壁粘結強度，取值為1～5MPa，煤層取小值，巖層取大值。由以上計算可以得到錨桿理論錨固長度為l1≥1228mm。
　　 ③錨桿支護間排距。錨桿的錨固力應不小于被懸吊不穩定巖層的重量，即：
　　 式中：K1—為安全系數，一般取1.5～2.5;K2—為動壓影響系數，取2;a1、a2—為錨桿間排距;γ—為不穩定巖層平均重力密度，取25kN/m3。假定錨桿支護的間排距相同，則間排距為1110mm，取1.1m，考慮到永久巷道，選擇錨桿間排距為0.8m。
　　 （3）控頂距。頂板進行支護后，迎頭最小控頂距為300mm;如遇斷層等特殊構造使頂板變松軟破碎時，及時縮小循環進尺，縮小錨桿間排距對頂板及時進行支護。
　　 （4）支護參數確定。一水平北翼帶式輸送機大巷采用Φ20mm×
　　2100mm的Ⅱ級左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距800×800mm;錨索采用Φ15.24mm×7500mm鋼絞線，間距2m，排距2.4m。
　　3 臨時支護形式
　　 臨時支護的形式、材料、規格和要求：頂板條件比較好時采用帶有初撐力的安全點柱作為臨時支護，安全點柱為6根，安全點柱初撐力不小于10kN，使用3寸、2寸鋼管加工制成，高度4000mm，至少要4用2備;安全點柱帽8塊，規格：長×寬×厚=1000mm×200mm×80mm。安全點柱要打實打牢，嚴禁空頂作業。
　　 掘進機每截割一循環后，將掘進機退出，截割頭落地，斷電并閉鎖，并蓋上截割頭防護罩;錨頂前，按設計在未支護頂板下方布置安全點柱，嚴禁空頂作業。
　　 安全點柱沿巷道中線等距離布置，間排距2000mm×2500mm，靠近迎頭一排距離迎頭不超過900mm，且必須加木楔帶帽使用，底板松軟時必須穿鞋，嚴禁打在浮煤、浮矸上。
　　4 地坪、水溝澆筑
　　 根據設計要求，一水平北翼帶式輸送機大巷需澆筑地坪，澆筑厚度均為150mm;一水平北翼帶式輸送機大巷、聯絡巷均需澆筑水溝，一水平北翼帶式輸送機大巷毛水溝規格為500mm×400mm，凈尺寸為300mm×250mm;混凝土澆筑強度為C20。
　　 （1）地坪澆筑施工方法：①巷道底板整平→巷道底板噴水→卸入混凝土→混凝土鋪平→第一次混凝土振搗器振搗→測量腰線→第二次采用自制平板混凝土振搗器、振搗、拉平→測量腰線→整改、再次拉平→砼養護。②砼配合比為：水泥：砂子：石子=1：1.35：2.42。③攪拌站必須嚴格按計量配比。④混凝土地坪允許偏差：標高-30～+50mm，表面平整度≤10mm。⑤所鋪砼必須密實，表面保持平整、光滑、翻漿。⑥地坪澆筑完成后，巷道高度到達要求。⑦砼養護時間不少于7天。⑧浮煤清理到硬底。
　　 （2）水溝澆筑：要先支設模板，根據中、腰線確定立模板的位置，模板支在實底上，垂直于底板，模板與溝壁部分采用立木、木撐桿固定并且立木間要支設牢靠的斜撐，連接處模板內側與溝壁之間，分上、中、下用木撐桿撐緊，木撐桿均勻布置，澆注前，模板及溝壁用清水潤濕并涂刷機油，再進行澆注，澆一層搗固一層，依次澆注至設計高度。
　　5 巷道掘進技術規范要求
　　 （1）成巷。寬度：中線至任一幫距離    允許偏差：0～+100mm。
　　高度：腰線至頂、底板距離   允許偏差：0～+100mm。坡度：一水平北翼帶式輸送機大巷沿0°15′26″下山掘進，聯絡巷沿4°39′19″上山掘進，巷道坡度偏差不得超過±1‰。
　　 （2）支護。錨桿：間、排距允許偏差為±100mm;拉拔力≥80kN（23MPa）;錨桿孔的方向與巷道輪廓線的角度或與里層面、節理面、裂隙面的夾角應不小于75°，肩窩錨桿距肩窩距離不大于300mm;錨桿的扭矩二次緊固應在 260 N·m≤扭矩≤300N·m范圍內;孔深允許偏差應為0～50mm;絲扣外露在10～50mm之間。錨網：鋪設時網片間搭接一個網格，并用14#鐵絲雙股每隔一個網格綁扎一扣（交叉捆扎）;在圍巖穩定，無側壓、片幫時，外段巷道兩側幫錨桿，可滯后進行，即：幫錨網支護在掘進機后方寬敞處進行，幫部錨桿支護滯后工作面最大距離30m，工作面圍巖不穩定時，掘進機切割前，幫錨桿滯后工作面最多不超10m。
　　 （3）其他。水溝：位置允許偏差±50mm;上沿標高允許偏差±20mm;深度允許偏差±30mm;寬度允許偏差±30mm。