軟巖巷道三錨聯合支護技術研究及應用

段小凱

（淮北礦業集團許疃煤礦，安徽 蒙城 233500）

0 前言

隨著我國華東地區經濟的不斷發展，煤炭需求量日益增加，以致于煤炭回采深度急劇增加。開采深度的增加，也使得巷道支護難度相應的增大，尤其是面臨著軟巖巷道，支護難度增大更為明顯。國內[1-6]外不少專家針對軟巖巷道支護技術提供了許多方法及手段，但是針對受附近工作面采動的影響的準備巷道的支護方法研究較少，本文結合淮北礦業集團許疃煤礦82下采區上部車場的巷道支護參數改進及其效果檢驗提出相應的支護方法，為相類似礦井采動影響下的軟巖巷道支護提供參考依據。

1 工程背景

淮北礦業集團許疃煤礦82下采區上部車場處于二疊系石河子組巖層中，8煤頂板下，埋深-525m，區段內地質構造中等復雜，巷道施工布置范圍內主要以粉砂巖、泥巖為主，膠結性差，層理較發育，易風化，見水膨脹。同時受到工作面7126及工作面7128回采的影響，具體如圖1所示。

原掘進期間巷道采用架29U型鋼棚支護，巷道形狀為半圓拱型，斷面尺寸為凈寬×凈高=4600mm×3600mm，后期巷道壓力顯現明顯，底鼓、變形嚴重，變形后斷面最小為凈寬×凈高=3600mm×2800mm，多次采用套U型棚、錨噴修復，均沒有達到預期的支護效果，現采用三錨聯合支護進行修復，經近期巷道圍巖觀測，支護效果較佳。

2 支護方案的改進

為了解決巷道圍巖本身較為松軟，粘聚力不高的問題。首先在巷道初掘期間，采用高強錨桿進行支護，并噴射混凝土防治其表面巖體風化，并及時給巷道表面巖體施加一定的支護反力，使其巖體呈現三軸應力狀態。在工作面推進一段距離后，圍巖變形破壞，位移釋放呈現出穩定趨勢，此時為巷道支護最佳時機，通過注漿錨索及注漿錨桿將巷道圍巖與錨桿錨索耦合起來，形成一個完整的支護體系。下面分布將施工參數及方案給出：

（1） 第一層錨噴支護：高強錨桿M22 L=2400mm，鋼筋網選用Ф6mm，規格為 3000mm×1000mm 鋼筋網，網孔 150×150mm，搭茬≥150mm，搭茬處采用網鉤自聯并每隔150mm用12#鐵絲雙股扎接牢固。錨桿間排距：800mm×800mm，每根錨桿用2支Z2550樹脂藥卷，對圍巖裂隙或松散結構進行充填粘合，提高圍巖粘結力和內摩擦角，顯著提高圍巖強度同時為施工錨桿提供可靠錨固基礎。

（2） 第二層錨注一體化注漿支護：采用Φ17.8 L=4000mm注漿錨索與M22 L=2000mm注漿錨桿間隔布置，注漿錨索、注漿錨桿間排距均為1400mm×1400mm。底板間隔布置注漿錨桿、注漿錨索，鋪設地坪后注漿。注漿采用42.5硅酸水泥，水灰比（0.7～1）：1，采用定壓注漿，注漿壓力根據實際調節，圍巖裂隙發育一般1～1.5MPa，裂隙開度較小1.5～2.5MPa，如裂隙發育，注漿時漏液無法用棉紗、黃泥封堵可進行噴漿封閉后再進行注漿。待注漿凝固后緊固尾部螺母。定壓注漿，漿液有效充填裂隙等，保證壁厚密實，圍巖受壓均勻，避免應力集中。

（3） 長錨桿、錨索補強支護：錨桿選用M22 L=3600mm高強錨桿，間排距700mm×700mm。與第一層錨噴支護錨桿間隔布置，螺母扭矩≥300N·m，錨固力≮80k N。錨索選用Φ17.8mm L=6300mm的鋼鉸線，錨索株排距：1600×1400mm，沿巷道中心線對稱布置三道錨索，錨索預緊力不小于100k N。長注漿錨索、短注漿錨桿進行注漿，提升巷道圍巖整體穩定性，使巷道圍巖較大范圍內形成具有較大強度的承載結構，充分發揮圍巖自穩能力。

通過分析研究采用注漿加固的方式進行改進，將原有的被動支護改為主動支護，充分調動圍巖的自承能力。綜合上述三錨聯合支護方法，保證了巷道的穩定性，筆者將其總結為三級壓力拱。錨索將上層圍巖加固形成具有較強承載力的外壓力拱，長錨桿形成中壓力拱，在外壓力拱與中壓力拱作用下，內壓力拱相對承載較小，更利于巷道穩定。如圖3所示。

3 支護效果檢驗

82下采區上部車場在淮北礦業集團許疃煤礦使用過程中，根據近一個月巷道變形量連續觀測顯示，巷道完成一個月后，巷道頂底板移近量最大值達到5.24mm，在此期間，巷道頂底板移近量最大變形速度為0.3mm/d，巷道頂底板移近量最大變形速度為0.03mm/d，從圖中

可以看出，巷道頂底板移近量逐漸變并趨于穩定。同樣巷道掘進一個月內，兩幫移近量最大值為3.8mm，起初巷道掘進完成后，巷道兩幫移近量最大變形速度為0.2mm/d，當一個月穩定時，巷道兩幫移近量變形速度為0.02mm/d，此時巷道變形已基本穩定不再變化，如圖4所示。使用這種支護后，巷道近期無明顯漿皮開裂，底鼓現象，由此說明三錨聯合支護方案很好的解決了采動影響下的準備巷道支護問題。

4 總結

（1） 基于淮北礦業集團許疃煤礦82下采區上部車場U型棚支護的巷道變形量較大，反復刷幫臥底增加成本的工程背景下，分析了巷道變形破壞原因。

（2） 通過分析總結改進后的巷道支護方案，將其總結為三錨聯合支護，并提出三級壓力拱力學模型。

（3） 通過現場實測驗證了三錨聯合支護方案適用于采動影響下的軟巖巷道支護，為相類似的礦井的巷道支護提供參考依據。

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