軟巖回采巷道錨注支護技術應用

糜秋元

（同煤集團忻州窯礦，山西 大同 037000）

軟巖回采巷道具有結構破碎、巖體強度低等諸多特點，極易造成巷道底鼓、煤幫片幫及頂板冒落等事故發生。隨著煤礦開采深度的不斷增大，地壓逐漸增大，巷道支護與返修等問題愈發突出，嚴重破壞了井下巷道圍巖的穩定性。

1 工程概況

同煤集團忻州窯礦8900工作面開采煤層為11#煤層，傾角1～4°，厚度4.5～8m，平均6.2m，煤層結構復雜，煤層中有一層泥巖夾矸；直接頂為細砂巖，基本頂為軟泥巖；基本底為細砂巖。回采巷道支護為錨網帶支護，但由于巷道圍巖松軟破碎，錨桿及錨桿托盤嚴重斷裂，鋼筋帶破裂，導致巷道嚴重變形破壞。通過分析可知該巷道為典型的高應力軟巖回采巷道，需要有針對性地設計相應支護方案。

2 軟巖支護失效機理分析

（1）巷道圍巖地質特性為軟巖。8900工作面巷道基本頂為軟泥巖，與直接頂之間極易產生離層，很容易受集中壓力的影響發生變形，導致巷道兩幫及頂板發生移動變形。

（2）支護與圍巖不耦合。單一的錨固支護在巷道圍巖巖性好的巖層可提供較高的錨固力，取得較好的支護效果，但對于高應力、軟巖地質條件，單一錨桿支護作用不明顯。

（3）煤層泥巖夾矸受高擠壓力。由于巷道煤層中含有一層泥巖夾矸，在受到水分和高垂直壓力的雙重作用力下，夾矸會被高擠壓而膨出，致使煤體松散破碎，支護結構發生形變失效。

3 軟巖回采巷道錨注支護設計

3.1 錨注支護作用機理

錨注支護是將錨桿與注漿相結合的支護方式，控制圍巖發生塑性變形，支護機理：

（1）在錨注過程中，通過注漿的方式可封堵圍巖內的裂隙，阻隔空氣對巖石的風化，防止圍巖受水浸而導致圍巖強度降低；此外，在注漿封堵圍巖裂隙的同時，注漿可將松散破碎的圍巖膠結在一起，形成一個高強度巖體，配合錨噴支護可形成組合拱，增大了支護結構的范圍及承載能力。

（2）經注漿加固后，圍巖的巖性及應力分布發生改變，有效減少了支護結構上的拉應力和壓應力，提高了支護結構的承載能力。

3.2 錨注支護方案

支護方案為錨、噴、注、索一體化聯合支護技術方案，其巷道支護如下圖1所示。

圖1 巷道支護示意圖

（1）樹脂錨桿。規格為Ф20×2100mm的高強度螺紋鋼錨桿，間排距700×700mm。

（2）注漿錨桿。兩種水泥注漿錨桿分別用于頂板及兩幫，間排距1300×1300mm。注漿液為硅酸鹽水泥與石灰按一定的配比混合而成。頂板及底角錨桿注漿壓力2.0MPa，兩幫注漿壓力1.5MPa。

（3）混凝土噴射。噴射混凝土的強度選取C20或C25，水泥:沙子:石子為1:2:2。噴射過程中要分兩次噴射，第一次噴層厚度應控制在70～80mm之間。

（4）鋼帶選取鋼筋焊接的700mm間距的鋼帶。

（5）錨索設定。沿巷道頂板布置Ф15.24×7000mm預應力錨索，間排距為1500mm×2000mm，并且每根配備S2360型錨固劑3卷和Z2360型錨固劑1卷。

3.3 支護效果分析

為了有效掌握錨注支護對圍巖巷道的支護效果，優化支護設計，分別對巷道錨注段和未錨注段布置了觀測站來對巷道施工情況進行井下觀測，通過為期60d的實時監測后，其礦壓監測如圖2所示。

由圖可知，通過60d的觀測發現，兩幫的收斂量約為23mm，頂板的收斂量約為18mm，隨著加固工程的不斷進行，巷道的收斂變形逐漸減少，并在36d后已趨向于穩定，取得了理想的支護效果。而未錨注段圍巖變形隨著時間的推移持續增大，已無法滿足巷道的安全生產要求。通過連續6個多月的監測觀測發現巷道來壓不明顯依舊處于穩定狀態，因此說明巷道錨注支護技術達到了預期效果。

圖2 巷道圍巖時間-收斂對比曲線圖

4 結論

（1）通過對忻州窯礦原巷道支護失效致因進行分析可知，其圍巖地質特性容易受到上覆巖水溶蝕促使軟巖巷道圍巖流動變形，再加上支護與圍巖不耦合都會造成支護結構不穩定。因此，軟巖巷道支護應根據巷道的實際類型情況選擇合適的支護方案。

（2）錨注支護具有主動預應力支護的作用，可有效避免圍巖發生進一步松動。通過對破碎圍巖進行注漿加固后可以與原圍巖形成一個高強度的巖石整體，提高了圍巖的承載能力，同時應力分布也均勻，避免了由應力集中而導致圍巖破壞。

（3）通過對巷道錨注支護段的實時監測后，可知錨注支護技術有效降低了圍巖的收斂變形量，并且變形逐漸趨向于穩定狀態，保障了煤礦的安全生產工作。