“全锚索喷注”联合支护技术在过大断层、超长超宽围岩破碎带巷道中的应用与探讨

张学功

摘 要：淮北矿业集团童亭煤矿位于淮北平原中部，北距淮北市42 km，东距宿州市30 km。东西走向10 km，南北倾向宽2～4km，矿井面积24.15 km2。自2005年至今已施工的锚喷支护巷道两万多米，通过摸索、实践、总结，目前已形成了一套适应类似地质采矿条件下的岩石巷道的施工经验，但过大断层、超长、超宽围岩破碎带的安全快速施工对童亭矿来说还是一个新的课题，也是新的挑战。为此矿工程技术人员不断地研究、探索、实践、论证，制定了“全锚索喷注”联合支护技术，并在过大断层、超长、超宽围岩破碎带巷道中得到了应用，取得很好的效果，实现了安全、快速、高效过大断层的目标。

关键词：岩巷 支护设计 全锚索支护

中图分类号：TD26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

1 工程概况

预应力锚固技术是一种先进的岩土加固技术，特别是对围岩软弱、薄弱的部位，采用高预应力全断面锚索支护技术，预紧力度大幅度的提高，支护效果非常明显。预应力全锚索支护技术有效地控制了巷道围岩的变形与破坏，保证了巷道安全使用，满足了过大断层、破碎带巷道安全快速施工的需要。在施工中，改变了传统的砌碹或架喷注被动支护为主动支护，改善了围岩结构和应力分布，充分发挥锚杆、锚索耦合作用及注浆围岩的自承载能力，为破碎围岩提供变形性能好、高抗力的结构性约束，使巷道变形得到有效控制。

2 巷道布置、参数及与F10断层的位置关系

86大巷东部为84大巷，南部为1042老空区，北部为1046老空区，西部为Ⅱ86轨道下山。该巷道为半圆拱形，巷道净宽4.5 m，净高3.8 m，锚喷支护。该巷道施工至“拐”点前15 m时，遇到一大断层，该断层倾角70 °、落差在40 m左右，断层带充填厚达0.7 m松散层，断层两边为薄层状泥岩，断层与巷道夹角小、巷道穿层角度小，巷道穿断层、破碎带距离长，支护难度极大。此类情况下，通常采取砌碹或架棚注浆支护，但支护形式被动，进度慢，安全可靠性低，复修率高。为安全、快速、高效施工，我们研究、制定了“全锚索喷注”联合支护技术，并一次性应用成功，效果显著。

3 过断层支护方式和支护参数

支护方式：锚索+钢筋网+锚杆+注浆锚杆联合支护。支护参数：拱部全锚索支护，锚索间距0.8 m、排距1 m，每排9根Φ17.8 mm-L9300 mm预应力锚索（保证锚索生根在较坚硬岩石中达1.5 m以上），锚索托盘内铺钢筋网。两排锚索间打一排Φ22-L2400 mm高强锚杆，锚杆间距0.7 m，排距1 m，每排10根，锚杆锚索交替布置。帮部采用4根Φ22-L2400 mm高强螺纹钢锚杆配合Φ6 mm钢筋网封闭，间排距750 mm。初喷混凝土等级C20，厚50 mm，复喷混凝土，厚100 mm。滞后70 m全断面注浆加固。破岩方式采用震动性小炮配合风镐刷大成型，拱部循环进度500 mm，刷够一排锚杆或锚索距离后，及时施工锚杆、锚索，保证锚杆索支护距迎头不大于500 mm，正台阶施工。

4 技术效果分析

4.1 观测仪器

巷道变形观测仪器有：KHC测杆、DYS顶底板收敛速度仪；围岩深部位移观测使用WBY-10围岩多点位移计；巷道顶板离层动态状况使用LBY-3型顶板离层指示仪；窥视仪。

4.2 观测方法

4.2.1 巷道表面收敛观测

86大巷过F10断层施工期间每5 m设一组观测站。每天观测一次，稳定后每周观测一次。

4.2.2 巷道围岩深部位移观测

断层过盘前后每隔5 m，顶板各打三个孔。每个测孔布置三个测点，分别是深基点、浅基点合在深浅基点中间的中基点（深基点据孔口大于7 m，中基点距孔口4 m，浅基点距孔口3 m）。测站30 d内每天观测一次，后期每周观测一次。

4.2.3 巷道顶板离层量观测

过断层期间每隔10 m沿巷道中心线安设1套离层仪。每个测控布置两个测点，1个深基点，1个浅基点。其中深基点设置在顶板岩层中距孔口大于5 m，浅基点距孔口2.8 m。测点30 d内每天观测一次，后期每周观测一次。

4.3 观测结果

从2012年4月开始，历经4个多月的跟踪矿压观测，巷道两帮最大位移量为20 mm，顶底板移近量最大为15 mm，二次注浆加固后，巷道位移趋于稳定。高强度、高预应力“全锚索喷注”为基础的支护体系可形成可靠的巨厚组合拱结构，发挥深井高应力软岩在高效锚固和注浆条件下具有的应力强化性能，保证支护的长期稳定。

4.4 结论

根据现场跟踪观测，采用“全锚索喷注”联合支护技术后围岩保持了良好的稳定性，顶板及两帮矿压显现比原传统的“小棚距U型棚”、“砌碹支护”等被动支护，围岩变化控制明显得到改善，可见采用“全锚索喷注”支护方式及支护参数过断层选择是可靠的、科学的，达到了预期的效果。通过以上观测围岩变形数据可得看出该支护形式支护强度高，巷道整体稳定性较好，保证了巷道变形量在允许误差范围之内，保证了施工、使用安全。由此可以得到，“全锚索喷注”联合支护在过大断层有较好的支护效果。

5 经济效益

（1）“全锚索喷注”联合支护技术改以往架棚、砌碹等被动支护为主动支护，支护强度高，达到了超前控制顶板作用，安全可靠，杜绝了工伤事故。（2）“全锚索喷注”联合支护技术，施工工序简单，施工进度快。86大巷自采用了“全锚索喷注”过断层技术工艺后，使成巷速度大幅度提高，圆班进尺4 m以上，较传统架棚、砌碹施工，效率提高50%以上。（3）传统的砌碹或“架喷注”支护单价按3万元/m计算，“全锚索喷注”联合支护为1.2万元/m。优化后，共减少投入100多万元。（4）“全锚索喷注”过断层联合支护技术，有效控制了巷道围岩变形，杜绝了巷道多次返修现象，减少了巨额返修费，也保障了矿井安全生产。