Analysis on the Effect of Bolt-Mesh-Spurting Supporting in the
Alternating Point of Deep Mine Roadway
郭廷稳 GUO Ting-wen；张宁 ZHANG Ning；王向阳 WANG Xiang-yang
（济宁矿业集团有限公司安居煤矿，济宁 272100）
（Jining Mining Industry Group Co.，Ltd. Anju Coal Mine，Jining 272100，China）
摘要：随着矿井深度的增加，“三高一扰动”影响的加剧使巷道支护变得十分困难，尤其是巷道交岔点处，其难度尤为突出。本文旨在结合某矿车场巷道1号交岔点的工程实例，通过现场监测的方法验证锚网喷支护的应用效果。工程应用效果表明，锚网喷支护技术在1号交岔点处是一种控制巷道变形的有效支护方式。
Abstract: With the increase of mine depth, the influence of "three highs and one disturbance" has made the roadway support very difficult, especially at the alternating point of roadway, the difficulty is especially prominent. This paper aims to verify the application effect of bolt-mesh-spurting supporting by means of on-site monitoring method in combination with the engineering example of No.1 alternating point of a mine roadway. The engineering application results show that the bolt-mesh-spurting supporting technology is an effective support method for controlling the deformation of the roadway at the No.1 alternating point.
关键词：深部；交岔点；锚网喷支护；现场监测；支护效果
Key words: deep；alternating point；bolt-mesh-spurting supporting；on-site monitoring；support effect
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）22-0162-03
0 引言
近年来，随着浅部资源的日益枯竭，煤矿的开采深度逐渐增加，工程灾害日趋增多。尤其是深部巷道交岔点处，因其处于“三高一扰动”的复杂环境，再加之巷道交岔点围岩一般暴露较大等特殊原因，若支护不利，极易造成冒顶等灾害，严重影响矿井的安全高效生产。因此，深部巷道交岔点支护是巷道支护的重中之重。
某矿井底车场1号交岔点为“Y”型，即三条巷道交岔部位围岩处于单向应力状态，使得该部分围岩维护比较困难。考虑到车场巷道所处的岩石强度相对较高，岩性相对较好，车场巷道全部采用锚网喷支护。
本文旨在用现场监测的方法获取监测数据并分析巷道围岩的变形规律，从而验证1号交岔点锚网喷支护的效果。
1 工程概况
该矿井底车场埋深940m，1号交岔点设计长度18.188m，最大净断面宽6.2m，高3.98m。所在层位砂岩与泥岩互杂，顶底岩层从上到下依次为：
粉砂岩：灰黑色粉砂岩与灰色细砂岩互杂，以粉砂岩为主，下部层面含较多植物化石碎片，裂隙发育，RQD值为55％，层厚5.90m。
泥岩：灰黑色，块状，见植物叶片化石和植物碎片化石，局部划片发育，见黄铁矿薄膜，RQD值为50％，层厚4.50m。
石灰岩：深灰色，含泥质高，见动物碎片化石，RQD值为60％，层厚0.30m。
粉砂质泥岩：灰黑色，块状，见植物叶片化石和植物碎片化石，裂隙发育，RQD值为60％，层厚2.60m。
通过工程类比和理论分析决定，1号交岔点处巷道采用锚索+锚网喷联合支护，具体参数如下：
①锚杆：采用?准20mm的左旋无纵筋等强螺丝钢锚杆，长度2000mm，间排距860mm×860mm，锚杆安设预紧力不低于3～4T，安装扭矩不低于260N·m；②锚索：采用?准17.8mm预应力笼形锚索，长度6300mm，间排距为1800mm×1800mm，锚索安设预紧力不低于8～10T；③底角锚杆：采用?准20mm的左旋无纵筋等强螺丝钢锚杆，长度2100mm，每侧一根，与底板成15°，排距为800mm；④方格金属网：直径5mm的冷拔钢丝焊接网（规格100×100mm）；⑤喷浆：采用C20混凝土分两次施工，初喷50mm左右，施工完锚杆和锚索后复喷70~80mm。
2 锚网喷支护的力学分析
现代支护理论表明，将巷道的应力集中点迅速扩散到邻近支护构件上，并使其均匀化，是巷道支护成功并达到稳定的关键所在。如果支护结构受力不均匀，势必造成围岩的不均匀变形使得支护系统与围岩失衡，进而影响围岩的稳定性。
锚网喷支护方式对阻止围岩变形有较好效果，其特点是：①可适应松散岩层的变形特征。②金属网可避免围岩裂隙进一步发展，也可使巷道周边松散围岩的不均匀压力成为相对均匀的压力圈，保持锚杆托板始终处于紧锁状态。在应力转移或传递时，形成新的平衡压力圈以保持承载。③混凝土砂浆喷层将围岩固为一个整体，以保证围岩强度长期保持在较高水平。④锚杆杆体的支托能力效果实现最大化。
3 现场监测
现场监测是采矿工程的一个重要环节，能保证工程的质量与安全，提高工程效益。本次监测在1号交岔点支护完毕后进行，为期85天。
3.1 监测内容与方法
本次监测内容主要包括两方面：一是巷道表面位移监测，二是锚杆支护系统受力监测。巷道表面位移值包括顶底板移近量和两帮移近量，采用中腰线十字测点布置法，测站布置见图1。
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锚杆支护系统受力监测布置在最大净断面处，主要是通过锚杆测力计监测锚杆受力及变化情况，测站布置如图2所示。
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3.2 监测器具
现场监测所使用的工器具见表1。
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4 监测结果分析
4.1 巷道表面位移监测结果分析
顶底和两帮移近量见图3、图4。
①4个测区顶、底板距离变化不明显，移近数值微小。表明顶板和底板较稳定，未发生较大变形，支护效果较好。
②10月份两帮位移几乎无变化，近1个月的时间仅发生5mm左右的位移。11月开始两帮位移发生急剧改变，两帮移近量比较明显，累计移近量最大41.5mm，平均移近速度为1.6mm/d，最大移近速度曾达7mm/d。主要原因为：巷道底板进行了卧底，部分底板围岩未进行及时支护，致使两帮移进量变化加快。上述情况表明，无论是顶底还是两帮都达到了支护系统与围岩平衡的状态，有效地控制了深井高应力巷道的大变形破坏，保障了巷道支护结构的可靠性。
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4.2 锚杆支护系统受力监测结果分析
1#测力计布置在1号交岔点最大断面的北侧，监测期间的压力由1.1MPa增大为5.1MPa，变化较大，其最大增长速率为0.55MPa/d，平均增长速率为0.15MPa/d。11月10号之后读数趋于稳定，如图5所示。
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2#测力计设置在1#交岔点周边巷道断面的顶板，监测期间的压力由0.45MPa增大为1.25MPa，变化不大，其平均增长速率为0.03MPa/d。11月10号之后数值趋于稳定。
3#测力计布置在1号交岔点最大断面的南帮，因受采掘影响（附近有硐室在施工），在监测期间，其压力由3MPa增加为10MPa，变化很大，其最大增长速率为1MPa/d，平均增长速率为0.25MPa/d。11月4号~7号期间，压力增长较快，11月11号之后数值趋于稳定。
综上所述，锚杆支护系统受力不大且最终达到了稳定，表明锚网喷支护效果显著并且该技术能提高支护结构的完整性和巷道围岩的整体强度及承载能力，可以保证巷道的长期稳定和矿井的安全。
5 结论
经过现场监测和对监测数据的分析，可以看出该交岔点处支护结构受力不大且均匀变化，巷道表面位移不大且最终趋于稳定，表明锚网喷支护技术能有效控制深部巷道交岔点的变形问题，再加上该支护技术成本较低，所以锚网喷支护技术具有较高的经济价值和使用价值，值得类似情况的推广。
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