高地壓復雜條件軟巖巷道“錨錨索噴注”加固技術應用

摘 要：為解決高地壓、特殊地段復雜條件下巷道變形量大，維護量大，掘進單進底等技術難題，提高單進及支護強度，主要包括一次支護、二次支護強化，圍巖承載能力強化，注漿加固等方面，通過現場對比杜絕了巷修工作量，提高了掘進單進，形成了“錨錨索噴注”復合支護技術，實現了安全技術經濟一體化生產。

關鍵詞：高地壓 特殊地段 ；支護強度； 破碎軟巖

0 引言：

隨著礦山開采逐部向深部延伸，地質條件的日益復雜，高地壓軟巖工作面也在不斷增加，地壓大、變形大、難支護的問題成為制約礦區發展和礦井安全技術經濟效益的主要因素，尤其是軟巖巷道支護歷來是巷道支護中的難題。為解決這一難題，朱仙莊煤礦在Ⅱ1057底板抽排巷采取“錨錨索噴注”支護方案。提高了支護強度，有效地控制了圍巖變形，取得了良好的技術效果。

1 巷道工程概況

1）Ⅱ1057底板抽排巷為Ⅱ1057綜采工作面10煤層瓦斯治理工程，巷道層位在10煤和一灰之間，底板標高為-679.7m⊥～-630.0m⊥，巷道采用EBZ318型掘進機截割破巖，巷道910～1295m范圍（D13～中20點前80m）受Ⅱ1057F1、GF12兩條斷層對掘進影響較大，頂板較為破損，地壓顯現較為明顯。

2）Ⅱ1057底板抽排巷設計全長1147.81m（平），于2017年1月4日撥門施工，巷道斷面為直墻半圓拱形，斷面規格為4.6×3.5m，巷道D13～中20點前144m，共計440m；頂板采用“錨錨索噴注”支護方式。

2 礦壓顯現原因分析

1）Ⅱ1057底抽巷GF101 ∠ 65° H=0～25m，Ⅱ1057底抽巷GF12∠ 60° H=0～5m；巷道施工過程中因巖石層理發育較明顯，巖性以軟巖為主，地壓顯現比較劇烈，主要表現在圍巖的自穩時間短、來壓快、圍巖變形量大、速度快、持續時間長、四周來壓、底鼓明顯、遇水膨脹、變形加劇。

2）頂板多為淋水，10煤厚2.1～3.6m。巷道過斷層及近距離巖巷掘進，頂底板為泥巖，頂板泥巖抗壓強度平均為6.1MPa，底板泥巖抗壓強度平均為5.5MPa，造成巷道受應力影響變形量大。

3 巷道加固方案

1）原巷道支護方案：原巷道采取錨噴支護方式，錨桿距中往兩幫均勻布置，一排13根；錨桿規格GM22/2800-490型高強螺紋鋼錨桿，每根錨桿配2根Z2550型樹脂錨固劑，錨桿間排距800×800mm；

全斷面鋪設鋼筋網，鋼筋網規格2500×1000mm，鋼筋網采用φ=6mm鋼筋加工，網格100×100mm。

2）巷道加固支護方案：

⑴“錨錨索噴注”支護方式，二次支護頂板錨桿分巷中400mm往兩側均勻布置，一排10根；錨桿規格GM22/3000-490型高強螺紋鋼錨桿，錨桿由每眼配兩卷樹脂錨固劑變更為每個錨桿使用1根K2550和2根Z2550型樹脂藥卷錨固，錨桿間排距800×800mm；配合鋼筋網、M型鋼帶進行護表，M型鋼帶沿巷道施工方向布置，與一次支護間隔布置，起到改善圍巖應力狀態和結構的作用，有效控制圍巖的早期變形。金屬網能增加防止收縮而產生裂隙，抵抗震動，使混凝土應力均勻分布，避免局部應力集中，發揮金屬網在噴層混凝土中的骨架作用，提高噴射混凝土支護能力。

⑵優化噴漿方案：頂板巖石破碎期間，迎頭截割施工后先噴漿封閉圍巖，初噴厚度20～30mm，20分鐘后再掛網，將鋼筋網置于外層，網外再復噴20～30mm作為保護層，使金屬網位于整個噴體的中部偏外層，這樣噴體形成鋼筋混凝土包圍結構，從而發揮金屬網在噴層混凝土中的骨架作用，最大限度地提高噴射混凝土支護能力。另外平巖面，便于打錨桿時錨桿托板緊貼巖面，保證錨桿安裝質量。

⑶注漿加固方案：巷道施工期間采用長短孔結合方式注漿加固，巷道四周形成圍巖加固圈，提高巷道整體抗壓強度。一次支護噴漿前全斷面一排布置7根注漿錨桿，注漿錨桿距巷中往兩幫均勻布置，注漿錨桿采用礦自制2.5m長中空注漿錨桿，注漿錨桿間排距：1600×1600mm。注漿錨桿滯后迎頭30～50m進行注漿，注漿錨桿注漿壓力不小于3Mpa；巷道一排布置3根注漿錨索，注漿錨索采用φ25×6300mm中空注漿錨索，間、排距：2000×3000mm。注漿錨索滯后注漿區域10～20m施工并及時注漿，注漿錨索注漿壓力不小于5Mpa。

4 錨注加固承載原理

1）注漿加固后，改善了松軟巖層的物理和力學狀態。注漿固化后，不僅充填和封堵圍巖的裂隙，同時松軟圍巖被膠結成整體，提高了松軟巖體的承載能力；可較好的適應高應力及特殊地段巷道的支護需求。

2）多層組合拱結構的可靠性與承載能力顯著提高。注漿充填圍巖的裂隙，可形成多層有效組合拱結構，共同承載，擴大了支護結構的有效承載范圍，提高了支護結構的整體性和承載能力。因此錨注結構形成的組合拱厚度遠大于單一支護形成的壓力拱，減小了作用在巷道圍巖中應力和塑性變形，實現了控制巷道變形的目的，從而保證巷道整體支護結構的穩定，實現對松軟圍巖的有效約束，發揮松軟、破碎圍巖的結構效應。因此“錨錨索噴注”支護方案具有特有的支護特性，主要體現在具有較好的整體性、穩定的結構性及較高的承載能力和較強的讓壓與抗變形能力上。

5 結論

1）針對特殊地段及復雜地質條件下，不穩定巷道圍巖，應從結構性、有效性和時效性出發，綜合運用“錨錨索噴注”支護技術，整體讓抗壓支護技術、圍巖加固技術，可實現對巷道圍巖變形的有效控制。

2）特殊地段經注漿加固后，其力學性能明顯提高，圍巖變形速度日趨平緩，即達到穩定支護；巷道水平收斂量速度小于0.05mm/d，垂直收斂量速度小于0.05mm/d；表現出較高的整體承載和抗變形能力，適應深部高應力和復雜工程與地質條件的要求；沒有進行錨注加固的巷道，其變形量較大，且炸皮、放線，掉漿皮，底鼓等現象較為突出。

3）“錨錨索噴注”支護技術在高應力和特殊地段軟巖巷道加固方案選取合理，施工工藝簡單，有效控制了巷道變形，避免了施工隊伍對后路進行反復修，提高掘進單進，具有一定的安全經濟效益和推廣應用前景。

參考文獻：

[1]大斷面軟弱煤幫巷道注漿加固支護技術[J]. 楊仁樹，薛華俊，郭東明，李濤濤，何天宇，高宗明. 煤炭科學技術. 2014（12）

[2]深部巷道注漿加固漿液擴散機理與應用研究[J]. 劉泉聲，盧超波，劉濱，劉學偉. 采礦與安全工程學報. 2014（03）

[3]煤礦巷道圍巖注漿加固技術的現狀與發展趨勢[J]. 康紅普，馮志強. 煤礦開采. 2013（03）

作者簡介：

葉茂林（1979.01-），男，漢族，安徽懷遠人，本科，助理工程師，主要從事煤礦技術管理工作。