摘要交叉点处断面复杂，易产生应力集中，本文理论与实践相结合，通过分析低强度软岩巷道变形和支护形式作用机理，提出了该条件下合理的支护方式，同时对交叉点的施工工艺进行了阐述。

　　关键词交叉点软岩支护形式 施工工艺

　　1工程概况

　　内蒙古鲁新能源开发有限责任公司鲁新矿井于2006年7月由山东新汶矿业投资控股集团有限公司出资在内蒙古自治区注册设立，矿井设计能力为5.0Mt/a。鲁新矿井+570水平车场大巷5号交叉点跨度10.3m，服务年限62.4年。该交叉点位于弱胶结、易风化、遇水软化、低强度的泥岩中，其断面以上法距不超过20m为煤和炭质泥岩互层;加之断面大、结构复杂、施工造成围岩多次应力调整，易发生应力集中现象，给交叉点的施工安全带来一定的困难，因此应采取合理的支护和施工方式，防止施工中出现冒顶事故，保证交叉点安全、快速施工。

　　该交叉点服务年限长，且后期将受到上覆采区动压影响，交叉点破坏后修复困难，且该交叉点连接轨道石门及空重车线，是矿井运输的咽喉部位，因此，必须采取合理的施工及支护方式。

　　2支护形式与参数选择

　　2.1设计支护形式分析

　　在5号交叉点后施工的巷道中采用的锚网喷+锚索的支护形式，巷道表面变形剧烈，在支护完成后3天左右便在顶板出现浆皮开裂现象，巷道变形监测显示15d时顶板下沉量达6cm，变形速率2mm/d，在较早完成的一段巷道中，锚索随围岩一起移出，表明在弱胶结、低强度、具有流变性的软岩巷道中采用单纯的主动支护形式是难以凑效的。根据围岩变性特点，在交叉点的施工中必须对支护形式进行变更。

　　2.2 支护形式选择

　　上文说明单纯的主动支护形式，对于弱胶结、低强度的软岩巷道支护难以限制位移的发展。

　　主动支护可充分调动围岩的自承能力，在巷道周围一定范围内形成一定厚度的承载圈，使巷道周边一定范围的围岩变形协调，减少了不均匀变形;铺设金属网加喷层维护了锚杆间比较破碎的围岩，防止岩块掉落，形成具有一定刚度的支护体，改善了表面围岩的受力状态，同时封闭了围岩，防止围岩风化。但当巷道一定范围内围岩均为低强度软岩且具有流变性，无法形成力学平衡的承载圈，单纯依靠主动支护难以达到良好的效果。

　　被动支护可提供较强的支护阻力，改善表面围岩的受力状态，减少了表面围岩的破坏，但软岩巷道中单纯被动的支护方式受到围岩较强的作用力，容易导致支护阻力达不到围岩压力，造成支护体破坏，若一味加强支护体承载力，造成很高的经济投入，且未必能达到较好的效果。

　　为此，对主动支护和被动支护联合，取两种支护方式的优点，一方面调动了围岩的自承能力;另一方面改善围岩表面受力，使两种支护方式耦合，达到最优效果。

　　在低强度软岩巷道中应采用高阻-让压支护原则，高阻是为了给巷道围岩提供足够的支护阻力，限制围岩剧烈变形;让压是充分利用岩体自身承载能力，形成一定范围的塑性承载区，降低支护压力。U型钢可缩性支架具有高阻-让压的支护特性，因此，采用锚网索+U型钢支架的联合支护形式。

　　该交叉点采用了锚网索+U型钢联合支护形式，锚杆采用φ20mm×L2400mm的全螺纹钢等强锚杆，锚杆呈正方形布置,间排拒700mm×700mm，钢筋网采用φ6mm，间距10mm×10mm。锚索采用φ15.4mm×6000mm的钢绞线，间排距2000mm×2000mm。U型钢支架间距800mm，29U型钢，3~5段安装。

　　2.2 支护参数

　　根据岩性条件采用如下公式计算：

　　2.2.1 锚杆长度计算

　　L=N(1.1+W/10)

　　式中： L— 锚杆长度，m;

　　N— 围岩影响系数，取1.1;

　　W— 巷道跨度，m，在5.9~10.3m之间;

　　则：L=N(1.1+W/10)=1.1×(1.1+5.9~10.3/10)=1.86~2.34(m)

　　锚杆长度取2.4m。

　　2.2.2 锚杆间排距计算

　　A≤0.5L=0.5×1.86=0.93(m)

　　式中：A — 锚杆间排距，m; L — 锚杆长度，m;为保证施工安全，取间排距0.7m。

　　2.2.3 锚杆直径

　　d=L/110=1.86/110=0.017(m)

　　式中： d— 锚杆直径，m; L — 锚杆长度，m.

　　通过以上计算，结合集团公司锚杆支护技术管理规定，考虑到该巷道服务年限较长，故确定该巷道的支护参数为：锚杆采用φ20mm×L2200mm的全螺纹钢等强锚杆，交岔点采用φ20mm×L2400mm的全螺纹钢等强锚杆，锚杆呈正方形布置,间排拒700mm×700mm 。

　　2.2.4 支架搭接长度

　　跨度大于5m，所以建议支架搭接长度取500mm。

　　表1 支架搭接长度参考表 净断面/m2 <10 10~15 >15 搭接长度/mm 400 450 500 2.2.5 支架拱顶圆心角

　　一般拱顶圆心角的选定根据巷道围岩的特性确定，弱巷道顶压P1与侧帮压力P2之比较大，拱顶圆心角选大些;反之，则选小些。取值范围在90o~140o之间，根据现场实际，取120o左右。

　　3 施工方法

　　3.1 施工顺序

　　先进行导硐施工，将净断面为4500mm×3630mm的主岔巷掘出并成巷，采用锚网喷临时支护，掘进至基本轨起点，然后对交叉点进行刷大施工，以5号交叉点断面挑顶施工，锚网喷支护紧跟刷大面进行，滞后10m左右进行U型钢架设。

　　3.2导硐施工

　　导硐施工采用光面爆破一次成巷，临时支护采用Φ20mm×2200mm的左旋螺纹钢锚杆，锚固长度700mm，初喷厚度不小于30mm，挂网后复喷至100mm，网采用编织式经纬焊接钢筋网，使用φ6.0mm盘圆条，网格尺寸100×100mm，网与网之间每隔200mm扭接一处。

　　3.3 刷扩施工

　　3.3.1 施工工艺

打眼 装药 放震动炮 风镐找顶 初喷 锚网喷 锚索 架棚 复喷

　　3.3.2 刷扩方法

　　刷扩进尺一般为一个棚距，即1.0m。放小炮或震动炮,风镐找顶刷帮,能减少炮震对围岩的破坏作用,保持围岩自身稳定性。巷道刷大后初喷混凝土30~50mm，然后打锚杆、挂网、打锚索，锚杆安装扭矩达到400N·M，挂网后复喷至100mm，其后进行U型钢支架安装，用固棚锚杆将U型钢固定，然后复喷至150mm。

　　3.4 矸石运输

　　在耙装机后铺设轨道，采用耙装机将矸石卸入翻斗车，经人工推车或CDXT-2.5(5)T电瓶车带车到风井下车场。

　　4 施工效果与总结

　　该巷道施工完成后，在交叉点内布设断面进行了巷道变形监测，经过两个多月的监测，巷道变形稳定，逐渐趋于稳定，在施工完15天后，变形速率降至0.3mm/d以下，一个月后巷道变形低于0.1mm/d，是稳定的。

　　通过鲁新矿井5号交叉点的施工，总结出以下几点经验：

　　(1)在低强度软岩中交叉点支护应该采用了锚网索+U型钢支架联合支护，实践表明在低强度软岩巷道中任何单一的支护形式都是难以凑效的，采用联合支护方式，一方面调动了围岩的自身承载能力，另一方面改善了围岩的受力条件，这样大大减小了软岩巷道的大变形。

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