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摘要：在深井软岩的立井近距离施工巷道，采用防炮震、内锚外架、反底拱、注浆施工工艺，有效地防止巷道变形及位移。
关键词：深井；软岩；立井；内锚外架；反底拱、联合注浆
Abstract: In the soft rock deep well of the close of vertical shaft construction, use the gun in shock, WaiJia, the anchor the arch, grouting construction technology, effectively prevent the roadway deformation and displacement.
Key Words: deep well; soft rock; vertical shaft; anchor in Waijia; arch; joint grouting
中圖分类号：TE245 文献标识码：A 文章编号：
1引言
刘庄煤矿西区于2004年11月施工，于2006年元月份施工结束，第一水平标高为-747m，进风井下口岩性为17-1煤，17-1煤顶底板均为遇水易膨胀、遇风风化的砂质泥岩、碳质泥岩。进风井马头门施工完毕后因压力较大，出现严重变形，导致进风井下口30m井筒出现明显位移现象，随即对进风井井筒及马头门进行重新修复。为防止进风井再次变形及位移，进风井周围未施工的设计巷道严禁施工，等候硐室一直未施工，致使升井人员从回风系统升井，存在重大安全隐患。
2进风井周围巷道的现状及等候硐室地质特性
2.1 进风井周围巷道的现状
西区进风井下口标高为-747m，周围已掘巷道为进风井井底车场，中央变电所东、西通道、中央变电所、充电整流硐室等，已掘巷道围岩均为17-1煤及其顶底板的砂质泥岩、碳质泥岩，巷道稳定性极差，巷道掘进后在3个月内就会出现巷道U型棚变形严重现象。
2.2 等候硐室地质特性
刘庄煤矿位于华北板块南部，近东西走向的对冲构造盆地，盆地两侧均为推覆构造构成的迭瓦扇，盆地内部为一较简单的复向斜构造，使得矿区岩体强度比较弱、岩体完整性差，工程地质条件恶劣，井巷矿压大，岩体稳定性差。该等候硐室主要穿过的岩层有砂质泥岩、17-1煤、碳质泥岩，岩层沿巷道掘进方向为宽缓单斜，褶曲不太发育。其巷道围岩松动圈达3m，岩石的普氏系数1.5≤f≤3，围岩稳定性及整体性均较差。
3 等候硐室施工方案的确定
3.1巷道的断面
巷道的断面为直墙半圆拱形，设计尺寸为：净宽3.6m，净高3.3m，净断面10.5m2。掘宽4.24m，掘高3.62m，掘进断面13.42m2。
3.2巷道的施工工艺及施工方案
根据等候硐室围岩的地质特性，围岩支护方案采用全断面支护方案，具体施工程序为风镐掘进→初喷→锚杆支护→复喷→锚索+M5钢带→架36U型棚→喷浆→注浆→施工反底拱→注浆→架棚外锚网喷支护→美化巷道；首次在高应力U型棚支护巷道中使用了3根36U型钢叠焊作为抬棚腿、2根I36工字钢叠焊作为棚粱的高强度抬棚，并且抬棚与宽1m强度为C40的砼形成有机整体。
3.2.1破岩
破岩采用风镐破岩方式，避免爆破对周边围岩的破坏，特别是最大限度地减少爆破对进风井的影响，风镐破岩采用逐排施工工艺，最大循环进尺不超过1.0m，落岩后及时对围岩进行初喷，其目的就是减少围岩暴露在空气中的时间，从而最大限度地避免或减少围岩风化的时间，同时，缩短顶板空顶距离，减少对顶板岩性的破坏，相应减少顶板岩石应力分布的时间和可能。
3.2.2支护方案
3.2.2.1锚杆支护方案
采用树脂加锚杆组合支护系统，锚杆杆体为Ф22㎜，L=2500㎜的左旋螺纹钢筋制作的等强锚杆，锚杆间排距为800mm×600mm。每根锚杆使用3卷Z2850型锚固剂，采用规格为120×120×10mm的高强托板，并配有Ф6 @100×100mm，长×宽=2000×1000mm的金属网。金属网采用锚杆压接，联网采用12#铁丝双股连接，间距小于或等于100mm。
3.2.2.2锚索支护方案
锚索+M5型钢带联合支护方式,锚索的形式和规格：采用Ф21.8㎜的预应力钢绞线制作，L=9200㎜，间排距1200mm×1200mm，采用4支型号为Z2850的树脂锚固剂锚固，锚固长度为2m；M5型钢带纵向布置，其规格：宽度×长度=143mm×2700mm，孔间距1200mm。做到M5钢带用锚索压茬。
3.2.2.3 U型棚支护方案
拱形可缩性金属U36型棚支架在与围岩相互作用的受载过程中，其两段型钢的搭接处会产生相对的滑动，起到让压的作用，有利于保持巷道稳定性，对大断面巷道尤为明显，从而弥补锚网索支护的缺点，其技术参数为棚距为600mm，特制加强型卡缆和卡缆螺栓，卡缆螺栓型号：M30×125，强度等级8.8，螺栓扭矩力不小于300N·M，支架间采用5道10#槽钢拉条连接，在架设U36型棚的过程中必须确保支架与巷道周边密实，防止里侧围岩离层量增大，从而保证“内锚外架”形成有机的整体。
3.2.2.4喷浆支护方案
破岩后及时进行初喷，能够很好的封闭围岩减少围岩风化，同时能够保证岩面平整，为锚杆支护提供条件，使锚杆托板能够紧贴岩面，确保锚杆的预紧力，更好的保证了锚杆的支护效果。同时喷浆支护能够充填围岩裂隙，提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，把岩石荷载转化为岩石承载结构，从根本上改变了支架被动受压的弱点，对软岩巷道有良好的支护效果。
3.2.2.5壁后注浆支护支护方案
根据软岩研究成果，等候硐室围岩松动圈范围达4m，先浅孔注浆在充填浅部围岩，将U型棚壁后充填密实，保证荷载均匀地作用在支架上，有利于U型棚支护作用的发挥；深孔注浆使深部松动、离层的围岩得到充填，更好的发挥了围岩的承载力。
浅孔注浆参数：注浆孔深度2500mm，注浆压力取2ΜPa，注浆孔直径为28mm，注浆锚杆采用直径20mm，L=2000mm的无缝钢管制作，注浆段1300mm，锚固段630mm，尾部螺纹段70mm。注浆材料选用P.C42.5级水泥制成的单液水泥浆。
浅孔注浆顺序：因架棚后壁后空隙较大，先期注浆时扩散半径较大，故第一遍首先进行壁后充填，注浆锚杆排距16m，每排布置3根，顶板1根，肩窝各1根；后在两排中间进行第二遍壁后充填，注浆锚杆排距8m，每排布置3根，顶板1根，肩窝各1根；第三遍注浆锚杆排距4m，每排均匀布置5根；第四遍按排距2m，每排均匀布置7根注浆锚杆。即逐层充填，既提高了充填效率，又减少了锚注管的施工数量。
深孔注浆参数：深孔注浆：锚注锚杆的间排距：3m×4m，每排5根。注浆压力为3.0Mpa。锚注钻孔Ф60mm，孔深15m，孔口套管为Ф50mm，L=2500mm的无缝钢管，孔口套管外露100mm，孔口周围与孔壁之间用麻缠绕孔口管，用大锤砸入钻孔内，在孔口处用锚固剂固定。钢管一端设闸阀丝扣，另一端设置马牙扣，丝扣端焊接托盘外加Ф15mm短接，连接球阀、泄压阀、注浆管路、注浆机。注浆材料以PC42.5级水泥制成的单液水泥浆为主，XPM纳米注浆添加剂为水泥重量的10%，当局部跑浆严重时采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆加固，设计水泥浆水玻璃的体积比为1:0.3～0.6。水玻璃选用Be’=40水玻璃。若单孔注浆压力小，注浆量稍大，也可在单液水泥浆中加入水泥量的15%～20%粉煤灰与其均匀搅拌注入，以节约材料，降低成本。
3.2.2.6反底拱支护方案
巷道支护的最优方案就是巷道围岩受力达到均衡，巷道周圈不存在受力弱面，避免巷道压力大造成巷道弱面地点产生应力释放区，等候硐室底板采用了反底拱施工。对巷道深挖底板进行锚网喷支护，架设36U型钢，用Ф25钢筋铺设双层钢筋，最后用C40砼浇灌。
3.2.2.7贯通处抬棚支护方案
等候硐室距进风井30m，原贯通处巷道支护为25U型棚+C40砼浇灌支护，贯通后进风井下口的应力平衡受到破坏，为使进风井不受压力变化产生影响，对贯通处实施复合抬棚及钢筋砼支护。抬棚腿采用3根36U型钢叠焊而成，抬棚梁为2根I36工字钢叠焊而成，钢筋为Ф25钢筋，砼等级为C40.
3.3效果评价
从所统计巷道位移数据分析和实际应用情况来看，本巷道的支护效果较明显，巷道没有发生明显的变形，顶部、帮部围岩位移已基本趋于稳定，对周围巷道特别是进风井影响程度较小。
关键词：深井；软岩；立井；内锚外架；反底拱、联合注浆
Abstract: In the soft rock deep well of the close of vertical shaft construction, use the gun in shock, WaiJia, the anchor the arch, grouting construction technology, effectively prevent the roadway deformation and displacement.
Key Words: deep well; soft rock; vertical shaft; anchor in Waijia; arch; joint grouting
中圖分类号：TE245 文献标识码：A 文章编号：
1引言
刘庄煤矿西区于2004年11月施工，于2006年元月份施工结束，第一水平标高为-747m，进风井下口岩性为17-1煤，17-1煤顶底板均为遇水易膨胀、遇风风化的砂质泥岩、碳质泥岩。进风井马头门施工完毕后因压力较大，出现严重变形，导致进风井下口30m井筒出现明显位移现象，随即对进风井井筒及马头门进行重新修复。为防止进风井再次变形及位移，进风井周围未施工的设计巷道严禁施工，等候硐室一直未施工，致使升井人员从回风系统升井，存在重大安全隐患。
2进风井周围巷道的现状及等候硐室地质特性
2.1 进风井周围巷道的现状
西区进风井下口标高为-747m，周围已掘巷道为进风井井底车场，中央变电所东、西通道、中央变电所、充电整流硐室等，已掘巷道围岩均为17-1煤及其顶底板的砂质泥岩、碳质泥岩，巷道稳定性极差，巷道掘进后在3个月内就会出现巷道U型棚变形严重现象。
2.2 等候硐室地质特性
刘庄煤矿位于华北板块南部，近东西走向的对冲构造盆地，盆地两侧均为推覆构造构成的迭瓦扇，盆地内部为一较简单的复向斜构造，使得矿区岩体强度比较弱、岩体完整性差，工程地质条件恶劣，井巷矿压大，岩体稳定性差。该等候硐室主要穿过的岩层有砂质泥岩、17-1煤、碳质泥岩，岩层沿巷道掘进方向为宽缓单斜，褶曲不太发育。其巷道围岩松动圈达3m，岩石的普氏系数1.5≤f≤3，围岩稳定性及整体性均较差。
3 等候硐室施工方案的确定
3.1巷道的断面
巷道的断面为直墙半圆拱形，设计尺寸为：净宽3.6m，净高3.3m，净断面10.5m2。掘宽4.24m，掘高3.62m，掘进断面13.42m2。
3.2巷道的施工工艺及施工方案
根据等候硐室围岩的地质特性，围岩支护方案采用全断面支护方案，具体施工程序为风镐掘进→初喷→锚杆支护→复喷→锚索+M5钢带→架36U型棚→喷浆→注浆→施工反底拱→注浆→架棚外锚网喷支护→美化巷道；首次在高应力U型棚支护巷道中使用了3根36U型钢叠焊作为抬棚腿、2根I36工字钢叠焊作为棚粱的高强度抬棚，并且抬棚与宽1m强度为C40的砼形成有机整体。
3.2.1破岩
破岩采用风镐破岩方式，避免爆破对周边围岩的破坏，特别是最大限度地减少爆破对进风井的影响，风镐破岩采用逐排施工工艺，最大循环进尺不超过1.0m，落岩后及时对围岩进行初喷，其目的就是减少围岩暴露在空气中的时间，从而最大限度地避免或减少围岩风化的时间，同时，缩短顶板空顶距离，减少对顶板岩性的破坏，相应减少顶板岩石应力分布的时间和可能。
3.2.2支护方案
3.2.2.1锚杆支护方案
采用树脂加锚杆组合支护系统，锚杆杆体为Ф22㎜，L=2500㎜的左旋螺纹钢筋制作的等强锚杆，锚杆间排距为800mm×600mm。每根锚杆使用3卷Z2850型锚固剂，采用规格为120×120×10mm的高强托板，并配有Ф6 @100×100mm，长×宽=2000×1000mm的金属网。金属网采用锚杆压接，联网采用12#铁丝双股连接，间距小于或等于100mm。
3.2.2.2锚索支护方案
锚索+M5型钢带联合支护方式,锚索的形式和规格：采用Ф21.8㎜的预应力钢绞线制作，L=9200㎜，间排距1200mm×1200mm，采用4支型号为Z2850的树脂锚固剂锚固，锚固长度为2m；M5型钢带纵向布置，其规格：宽度×长度=143mm×2700mm，孔间距1200mm。做到M5钢带用锚索压茬。
3.2.2.3 U型棚支护方案
拱形可缩性金属U36型棚支架在与围岩相互作用的受载过程中，其两段型钢的搭接处会产生相对的滑动，起到让压的作用，有利于保持巷道稳定性，对大断面巷道尤为明显，从而弥补锚网索支护的缺点，其技术参数为棚距为600mm，特制加强型卡缆和卡缆螺栓，卡缆螺栓型号：M30×125，强度等级8.8，螺栓扭矩力不小于300N·M，支架间采用5道10#槽钢拉条连接，在架设U36型棚的过程中必须确保支架与巷道周边密实，防止里侧围岩离层量增大，从而保证“内锚外架”形成有机的整体。
3.2.2.4喷浆支护方案
破岩后及时进行初喷，能够很好的封闭围岩减少围岩风化，同时能够保证岩面平整，为锚杆支护提供条件，使锚杆托板能够紧贴岩面，确保锚杆的预紧力，更好的保证了锚杆的支护效果。同时喷浆支护能够充填围岩裂隙，提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，把岩石荷载转化为岩石承载结构，从根本上改变了支架被动受压的弱点，对软岩巷道有良好的支护效果。
3.2.2.5壁后注浆支护支护方案
根据软岩研究成果，等候硐室围岩松动圈范围达4m，先浅孔注浆在充填浅部围岩，将U型棚壁后充填密实，保证荷载均匀地作用在支架上，有利于U型棚支护作用的发挥；深孔注浆使深部松动、离层的围岩得到充填，更好的发挥了围岩的承载力。
浅孔注浆参数：注浆孔深度2500mm，注浆压力取2ΜPa，注浆孔直径为28mm，注浆锚杆采用直径20mm，L=2000mm的无缝钢管制作，注浆段1300mm，锚固段630mm，尾部螺纹段70mm。注浆材料选用P.C42.5级水泥制成的单液水泥浆。
浅孔注浆顺序：因架棚后壁后空隙较大，先期注浆时扩散半径较大，故第一遍首先进行壁后充填，注浆锚杆排距16m，每排布置3根，顶板1根，肩窝各1根；后在两排中间进行第二遍壁后充填，注浆锚杆排距8m，每排布置3根，顶板1根，肩窝各1根；第三遍注浆锚杆排距4m，每排均匀布置5根；第四遍按排距2m，每排均匀布置7根注浆锚杆。即逐层充填，既提高了充填效率，又减少了锚注管的施工数量。
深孔注浆参数：深孔注浆：锚注锚杆的间排距：3m×4m，每排5根。注浆压力为3.0Mpa。锚注钻孔Ф60mm，孔深15m，孔口套管为Ф50mm，L=2500mm的无缝钢管，孔口套管外露100mm，孔口周围与孔壁之间用麻缠绕孔口管，用大锤砸入钻孔内，在孔口处用锚固剂固定。钢管一端设闸阀丝扣，另一端设置马牙扣，丝扣端焊接托盘外加Ф15mm短接，连接球阀、泄压阀、注浆管路、注浆机。注浆材料以PC42.5级水泥制成的单液水泥浆为主，XPM纳米注浆添加剂为水泥重量的10%，当局部跑浆严重时采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆加固，设计水泥浆水玻璃的体积比为1:0.3～0.6。水玻璃选用Be’=40水玻璃。若单孔注浆压力小，注浆量稍大，也可在单液水泥浆中加入水泥量的15%～20%粉煤灰与其均匀搅拌注入，以节约材料，降低成本。
3.2.2.6反底拱支护方案
巷道支护的最优方案就是巷道围岩受力达到均衡，巷道周圈不存在受力弱面，避免巷道压力大造成巷道弱面地点产生应力释放区，等候硐室底板采用了反底拱施工。对巷道深挖底板进行锚网喷支护，架设36U型钢，用Ф25钢筋铺设双层钢筋，最后用C40砼浇灌。
3.2.2.7贯通处抬棚支护方案
等候硐室距进风井30m，原贯通处巷道支护为25U型棚+C40砼浇灌支护，贯通后进风井下口的应力平衡受到破坏，为使进风井不受压力变化产生影响，对贯通处实施复合抬棚及钢筋砼支护。抬棚腿采用3根36U型钢叠焊而成，抬棚梁为2根I36工字钢叠焊而成，钢筋为Ф25钢筋，砼等级为C40.
3.3效果评价
从所统计巷道位移数据分析和实际应用情况来看，本巷道的支护效果较明显，巷道没有发生明显的变形，顶部、帮部围岩位移已基本趋于稳定，对周围巷道特别是进风井影响程度较小。