砌碹作為傳統(tǒng)的支護方式，在開拓和準備巷道中曾經(jīng)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(jīng)推廣普及，但是，由于砌碹支護具有材料來源廣、投資小、抗壓強度大、對軟巖及破碎帶圍巖整體封閉相對好等優(yōu)點，因而部分煤礦在服務(wù)年限長、地壓較大的主要巷道仍采用這種支護方式。由于碹體的剛性特點，在礦山壓力的作用下，碹體常出現(xiàn)大范圍損壞的現(xiàn)象，給運輸、通風和行人帶來了威脅。如何對損壞的砌碹巷道進行經(jīng)濟有效的修護，使其在服務(wù)年限內(nèi)保證正常使用，仍然是煤礦技術(shù)工作者面臨的課題。為此，通過對皖北煤電公司幾個礦井修護砌碹巷道的調(diào)查統(tǒng)計，提出幾點淺顯的看法。
1 碹體破壞的原因
巷道開挖后，圍巖原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到了破壞，巷道周邊依次形成松動圈、塑性變形區(qū)和彈性變形區(qū)。圍巖松動圈和塑變區(qū)是圍巖體彈性能釋放后的一種狀態(tài)，它是在巖體的破裂和運動中形成的，由于塑性變形區(qū)的巖體都具有較大支承強度，所以巷道的支護對象是圍巖松動圈。松動圈巖塊由裸露到表層到內(nèi)部破裂面存在著由小到大的摩擦力，當這種摩擦力足夠大時，就可使巖塊相互嚙合而不掉落。利用松動圈內(nèi)這層自承帶來加固巷道是修護技術(shù)的基本構(gòu)想。碹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，當壁后存在空間時，由于不能及時支護圍巖，一旦圍巖產(chǎn)生動壓，碹體就會遭到脆性破壞。凹凸不平的巖體表面對碹體造成的應(yīng)力集中，是碹體破壞的直接原因。
通過對皖北煤電公司部分礦井砌碹巷道破壞的調(diào)查分析，得出的碹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(qū)過頂不實，造成支架受載不均，來壓后呈屋脊變形。
（2） 過地質(zhì)構(gòu)造帶、軟巖及穿煤層段巷道易破壞。其原因是破碎帶、軟巖及煤層穩(wěn)定性差。
（3） 受采動影響巷道被破壞最為普遍。由于采場動壓破壞了巷道圍巖的受力平衡，導致巷道支架破壞。
2 砌碹巷道的修復
碹體受壓變形后，砌塊接縫中的灰漿粘結(jié)力被破壞，碹壁開裂，直墻鼓出，拱頂呈鍋底下墜或平頂，頂空呈屋脊形。此時，由于碹石相互咬合，凹凸毛糙的縫隙表面產(chǎn)生的摩擦力使碹體呈多鉸拱狀態(tài)，外觀上呈現(xiàn)柔性起伏，使載荷分布均勻，在承受200mm的變成后仍具有一定的支撐力。由于砌碹支架的脆性特點，這種變形破壞達到一定程度就會造成掉落或冒頂。因而，在它還具備一定殘余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
直墻半圓拱巷道拱部較易損壞，如果不再受采動影響或壓力趨于穩(wěn)定，對拱部只需沖刷后噴射70~100mm厚的混凝土進行粘貼補強即可。這種方法的優(yōu)點是機械化程度高，勞動強度小，施工快。由于巷道壓力已經(jīng)釋放，破碎圍巖近似成為均一巖性，大部分灰漿滲入碹壁表面裂隙，能使互不聯(lián)系或聯(lián)系較弱的碹塊重新膠結(jié)成一整體。噴體與碹體相互依存，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巖的蠕變，又能適應(yīng)巷道的收斂變形。
2．2 鑿壁錨噴修護
壓碎變形的碹壁表面，尖棱毛糙，龜裂縱橫，打錨桿鉆孔易產(chǎn)生卡鉆現(xiàn)象。即使粘透碹壁，也因壁后充填物而使鉆頭受阻或鉆桿不易拔出，另外，壁后有一定的空間也使快硬水泥錨固劑不易從壁孔送入巖孔內(nèi)。為解決這個問題，在點柱維護的碹壁上按1.0m×1.0m的錨桿柱排距鑿掏不小于200mm×200mm的壁窯，掏出或分開壁后阻擋的活動矸石，然后在壁窯內(nèi)鉆眼。選用16mm×1600mm端頭彎曲式快硬水泥錨桿，安裝時桿尾應(yīng)露出碹壁壁面110mm左右，并用塑料薄膜包裹桿尾螺紋。沖刷碹壁后噴射70~80mm厚的混凝土，要求填平噴圓，尤其對壁窯要噴填嚴實。然后拆除桿尾包裹物，上托板緊固。由于存在壁厚及壁后空間，圍巖實際錨固厚度在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(jié)牢固，恢復原有的拱形斷面和抗壓強度。
（2） 嵌入壁窯的混凝土與其中尾部桿體鑄成高強度的楔塊，它把噴層與碹壁楔緊粘牢，使其不易離層脫落。
（3） 使壁后空間普遍減少，非均質(zhì)巖性趨于均一，支架受力趨于均勻，經(jīng)過噴射混凝土補強，清除了應(yīng)力集中，改善了承載結(jié)構(gòu)。
（4） 支架的載荷被錨桿拉拽分擔，提高了支架的承載能力。
2．3 扒碹錨噴修護
如果巖石硬度中等，破碎程度較輕，可采用扒碹錨噴進行修護。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碹，四周用帶帽點柱維護。每次扒碹長度視巖性而定，一般為1~3m，鑿掉活動矸石，然后及時噴射一層80~100mm厚的混凝土，必要時鋪金屬網(wǎng)。兩幫拱肩碹茬處要實，凝固后打眼安裝錨桿托板錨固，錨距700mm×700mm。該段支護完成后，再繼續(xù)向前扒碹，如此循環(huán)前進。其特點是：錨噴后，在擴大巷道斷面的同時，又重新構(gòu)筑起支架的拱形結(jié)構(gòu)，并提高圍巖的強度，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(qū)接頂段或巷道超挖后充填物太厚地段，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。在碹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，形成鋼筋混凝土復合支架，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(jié)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(xiàn)時，由于卡環(huán)的卡緊作用，使搭接處U型鋼疊合面產(chǎn)生摩擦力。當軸向壓力大于摩擦力時，支架下縮，從而緩解圍巖應(yīng)力。
（尹迎亮）
