錨網梁索噴二次支護在尚莊礦的應用

楊建平

（江西煤業集團有限責任公司 尚莊煤礦，江西331143）

目前，尚莊煤礦開采第四水平（－650m），已進入深部開采地段，原巖應力大，對巷道產生的破壞作用強烈，礦壓顯現明顯，在傳統的錨桿支護方式條件下，壓力顯現特征為巷道變形量大，變形速度快，頂底板總變形量達1.5～2.0m，變形速度大的可達20～30mm／d，巷道兩幫先變形到一定程度時底板鼓起。近年來，尚莊煤礦針對深井巷道支護技術進行研究，并于2012年5月開始對東軌下山巷道返修時采用錨網噴＋全斷面密集錨索二次加強支護技術，經過現場半年來的試用，取得了較好的技術經濟效果。

1 地質工程概況

尚莊煤礦屬煤與瓦斯突出礦井，開采煤層B4賦存于二疊系上統龍潭組老山下亞段之中，B4煤層偽頂為灰黑色～黑色炭質泥巖，厚度0～0.87m。直接頂以粗粉砂巖、細粉砂巖為主，厚度0.73～14.02m，一般厚度5～8m。老頂為石英細砂巖及細砂巖與粗粉砂巖互層，厚度1.03～5.83m，一般為3m左右。底板以泥巖（粘土巖）為主，有時為細粉砂巖或炭質泥巖，厚度0.19～10.52m，一般1～2 m。

東軌下山巷道布置在煤層底板的老山下亞段中，距煤層20～40m，巖性為淺灰厚層狀石英粗砂巖到淺～深色薄層狀中粒砂巖，巷道標高－642.8m～－798.8m，埋深在605～750m之間，該巷設計長度610m，巷道設計斷面形狀為直墻半園拱形，巷道凈寬3.4m，凈高3.1m，凈斷面積9.30m2，掘進斷面積為10.13m2，采用錨網梁噴聯合支護。錨桿采用單向左旋無縱筋HRB335螺紋鋼，錨桿規格為Φ20mm×2100mm，錨桿間排距700mm×700mm，每一個錨桿孔使用2支K2335型樹脂錨固劑；噴層厚度100 mm。施工完成后巷道變形嚴重，為防止巷道變形，在巷道頂板補打了錨索加固，錨索采用“五花”布置，間距2000 mm，排距800mm，槽鋼為400mm的18＃槽鋼，變形得到一定的控制，但仍然未能控制住巷道的持續變形，頂板仍有下沉，一些地段甚至出現了冒落，兩幫變形嚴重，巷道兩幫巖體整體內移，兩幫相對移近量加大，達到1000mm以上，底鼓嚴重，大部分地段都進行了2次抄底，累計底鼓量達到1500mm以上，已不能滿足使用要求。

2 巷道變形破壞機理分析

該區域內巷道布置相對比較集中，巖柱間距較小，相互之間受采掘影響較大，特別是在巷道交岔點附近，圍巖暴露面積大，圍巖應力更集中明顯。同時由于巷道底板為強度較低的砂質泥巖，在高應力作用下巷道底板底鼓強烈。

從現場支護情況看，錨桿已經失去原有的承載能力。該巷變形先從兩幫開始，緊接著頂部出現受力變形，造成支護承載結構穩定降低。頂板下沉破壞嚴重，底板中間部位鼓起最高達0.6m，呈人字形，兩幫變形、噴層開裂、脫落，巷道的底鼓和頂板破壞是由較大的水平應力所致，而原支護方案中，巷道兩幫未采取任何加強支護措施，巷道底鼓嚴重，人為進行落底后對底板圍巖擾動破壞，致使巷道圍巖變形進一步加快。

3 全斷面錨索加強支護技術方案

根據現場實際情況，以及巷道破壞機理分析，進行了－650m東軌下山全斷面錨索加強支護技術方案試驗，即：在原－650m東軌下山錨網噴支護基礎上將巷道刷擴到凈寬×凈高＝4.2m×3.3m的直墻半園拱形斷面，在錨噴支護的基礎上，采用MQJ－130／3.2型錨桿鉆機在巷道拱部及兩幫平行于巷道中線均勻布置10列錨索二次加強支護巷道，其中巷道拱部6列，兩幫各2列，錨索列距800mm，排距1400mm。以提高和發揮錨網索支護承載結構的承載性能。錨桿間排距700mm×600mm，砼強度C20，噴漿厚度100mm（見圖1）。

圖1 返修后全斷面錨網索噴二次加強支護

二次錨網梁索噴聯合支護，錨桿選用Φ20mm×2300 mm右旋熱軋等強螺紋鋼錨桿，每一個錨桿孔使用3支MSK2335型樹脂錨固劑；兩幫底角錨桿俯角為20°，用來輔助控制巷道圍巖底鼓，要求錨桿預緊力矩應大于300m·N；網為12＃鐵絲機編菱形網，網目40mm，網搭接100 mm，鋼筋梁使用主、配筋直徑均為10mm，主筋間距80 mm，配筋間距300mm。錨桿眼位加強筋不大于100mm的鋼筋梁；采用規格150mm×150mm×12mm的拱形錨桿托板，錨索采用規格為Φ17.8mm×6300mm，1860級鋼絞線，每一個錨索孔使用4支MSK2335型樹脂錨固劑，要求錨索預緊力必須大于180kN，槽鋼采用18＃槽鋼，槽鋼長度1.8m，分三孔均勻布置錨索眼開孔直徑為20mm，錨索眼距為700mm（兩端錨索眼距槽鋼邊為200mm）。采用C20強度等級的混凝土，厚度100mm。

從2012年5月開始進行全斷面錨索加強支護，共施工100多米，5月16日開始對巷道圍巖表面位移監測（見圖2）。

圖2 返修后全斷面錨網索噴二次加強支護后變形量

從圖2中可以看出，通過錨索加強支護后，巷道的劇烈變形基本得到控制，經受住了369綜采面續采的采動影響（圖中中間段為369綜采面續采時間），頂底板及兩幫移近速度分別減小到2.97mm／d和1.44mm／d，效果顯著。

4 應用效果

尚莊煤礦－650m東軌下山采用全斷面錨網索噴二次加強支護后，巷道變形的問題得到有效的改善和控制，巷道的頂板、兩幫圍巖變形基本趨于穩定，圍巖移動變形量明顯減少，底鼓量相對較小，巷道變形在可允許范圍內，巷道支護整體狀況良好，保證了－650m東軌下山的長期安全使用。通過方案的實施成功解決了尚莊煤礦深部巷道支護技術難題，為解決類似深部軟巖巷道支護提供了有效途徑。