對砌镟巷道修所的探討

砌镟作為傳統的支護方式，在開拓和準備巷道中曾經得到廣泛使用，目前，雖然比較先進的錨噴支護在煤礦中已經推廣普及，但是，由於砌镟支護具有材料來源廣、投資小、抗壓強度大、對軟岩及破碎帶圍岩整體封閉相對好等優點，因而部分煤礦在服務年限長、地壓較大的主要巷道仍采用這種支護方式。由於镟體的剛性特點，在礦山壓力的作用下，镟體常出現大範圍損壞的現象，給運輸、通風和行人帶來了威脅。如何對損壞的砌镟巷道進行經濟有效的修護，使其在服務年限內保證正常使用，仍然是煤礦技術工作者麵臨的課題。為此，通過對皖北煤電公司幾個礦井修護砌镟巷道的調查統計，提出幾點淺顯的看法。

1 镟體破壞的原因

巷道開挖後，圍岩原有的應力平衡狀態受到了破壞，巷道周邊依次形成鬆動圈、塑性變形區和彈性變形區。圍岩鬆動圈和塑變區是圍岩體彈性能釋放後的一種狀態，它是在岩體的破裂和運動中形成的，由於塑性變形區的岩體都具有較大支承強度，所以巷道的支護對象是圍岩鬆動圈。鬆動圈岩塊由裸露到表層到內部破裂麵存在著由小到大的摩擦力，當這種摩擦力足夠大時，就可使岩塊相互齧合而不掉落。利用鬆動圈內這層自承帶來加固巷道是修護技術的基本構想。镟體整體式支架作為一種剛性支護體，有其良好的承載能力。但是，當壁後存在空間時，由於不能及時支護圍岩，一旦圍岩產生動壓，镟體就會遭到脆性破壞。凹凸不平的岩體表麵對镟體造成的應力集中，是镟體破壞的直接原因。

通過對皖北煤電公司部分礦井砌镟巷道破壞的調查03manbetx ，得出的镟體破壞原因有以下幾點：

（1） 掘進巷道成型差，部分地段超挖嚴重。冒空區過頂不實，造成支架受載不均，來壓後呈屋脊變形。

（2） 過地質構造帶、軟岩及穿煤層段巷道易破壞。其原因是破碎帶、軟岩及煤層穩定性差。

（3） 受采動影響巷道被破壞最為普遍。由於采場動壓破壞了巷道圍岩的受力平衡，導致巷道支架破壞。

2 砌镟巷道的修複

镟體受壓變形後，砌塊接縫中的灰漿粘結力被破壞，镟壁開裂，直牆鼓出，拱頂呈鍋底下墜或平頂，頂空呈屋脊形。此時，由於镟石相互咬合，凹凸毛糙的縫隙表麵產生的摩擦力使镟體呈多鉸拱狀態，外觀上呈現柔性起伏，使載荷分布均勻，在承受200mm的變成後仍具有一定的支撐力。由於砌镟支架的脆性特點，這種變形破壞達到一定程度就會造成掉落或冒頂。因而，在它還具備一定殘餘強度時進行修護是非常必要的。為此，提出以下幾種修護方法供參考。

2．1 噴射混凝土修護

直牆半圓拱巷道拱部較易損壞，如果不再受采動影響或壓力趨於穩定，對拱部隻需衝刷後噴射70~100mm厚的混凝土進行粘貼補強即可。這種方法的優點是機械化程度高，勞動強度小，施工快。由於巷道壓力已經釋放，破碎圍岩近似成為均一岩性，大部分灰漿滲入镟壁表麵裂隙，能使互不聯係或聯係較弱的镟塊重新膠結成一整體。噴體與镟體相互依存，共同受力，其微小的可縮性和較大的剛度既能阻止或減緩軟岩的蠕變，又能適應巷道的收斂變形。

2．2 鑿壁錨噴修護

壓碎變形的镟壁表麵，尖棱毛糙，龜裂縱橫，打錨杆鑽孔易產生卡鑽現象。即使粘透镟壁，也因壁後充填物而使鑽頭受阻或鑽杆不易拔出，另外，壁後有一定的空間也使快硬水泥錨固劑不易從壁孔送入岩孔內。為解決這個問題，在點柱維護的镟壁上按1.0m×1.0m的錨杆柱排距鑿掏不小於200mm×200mm的壁窯，掏出或分開壁後阻擋的活動矸石，然後在壁窯內鑽眼。選用16mm×1600mm端頭彎曲式快硬水泥錨杆，安裝時杆尾應露出镟壁壁麵110mm左右，並用塑料薄膜包裹杆尾螺紋。衝刷镟壁後噴射70~80mm厚的混凝土，要求填平噴圓，尤其對壁窯要噴填嚴實。然後拆除杆尾包裹物，上托板緊固。由於存在壁厚及壁後空間，圍岩實際錨固厚度在1.1m左右。其修護機理是：

（1） 高速噴出的混凝土射流嵌入壁縫，使砌塊重新粘結牢固，恢複原有的拱形斷麵和抗壓強度。

（2） 嵌入壁窯的混凝土與其中尾部杆體鑄成高強度的楔塊，它把噴層與镟壁楔緊粘牢，使其不易離層脫落。

（3） 使壁後空間普遍減少，非均質岩性趨於均一，支架受力趨於均勻，經過噴射混凝土補強，清除了應力集中，改善了承載結構。

（4） 支架的載荷被錨杆拉拽分擔，提高了支架的承載能力。

2．3 扒镟錨噴修護

如果岩石硬度中等，破碎程度較輕，可采用扒镟錨噴進行修護。具體方法是：從一端開始向一另端順砌行扒掉拱肩以上的壞镟，四周用帶帽點柱維護。每次扒镟長度視岩性而定，一般為1~3m，鑿掉活動矸石，然後及時噴射一層80~100mm厚的混凝土，必要時鋪金屬網。兩幫拱肩镟茬處要實，凝固後打眼安裝錨杆托板錨固，錨距700mm×700mm。該段支護完成後，再繼續向前扒镟，如此循環前進。其特點是：錨噴後，在擴大巷道斷麵的同時，又重新構築起支架的拱形結構，並提高圍岩的強度，改善支護狀況。

2．4 金屬無腿拱棚和U型鋼拱形可縮性支架支護

在穿煤層破碎帶、冒頂區接頂段或巷道超挖後充填物太厚地段，可采用金屬無腿拱棚和U型鋼拱可縮性支架支護。

（1） 金屬無腿拱棚修護。在镟拱拱肩完好處鑿壁掏孔，插入拱棚道橛，用混凝土封實橛窩，水泥背板過頂，再噴射一層70~100mm厚的混凝土，形成鋼筋混凝土複合支架，具有很高的承載能力。

（2） U型鋼拱形可縮性支架采用二接二節式U型鋼拱形可縮性支架，配合混凝土噴漿支護。其工作原理是：當巷道壓力顯現時，由於卡環的卡緊作用，使搭接處U型鋼疊合麵產生摩擦力。當軸向壓力大於摩擦力時，支架下縮，從而緩解圍岩應力。

（尹迎亮）