深部软岩巷道二次支护

王子章

阜新矿业（集团），辽宁省阜新市 123000

艾友煤矿煤层赋存条件复杂，巷道围岩力学性质差异大，随着开采深度的增加，巷道维护难度越来越大，一次支护主要是加固围岩，提高其自支承能力，允许围岩在控制下释压变形，以适应软岩变形的支护特点。为了保证巷道在较长的时间的稳定性和服务期的安全，在围岩变形稳定后必须进行二次支护，使一、二次支护共同支撑围岩应力，给巷道围岩提供最佳的支护强度和刚度，同时起到安全储备的作用。艾友煤矿正是结合自己的特点，有针对性地在107区运输大巷和回风大巷应用锚杆、网、锚索、喷浆、二次的联合支护，取得了良好的支护效果。通过实践证明，二次支护是控制深部软岩大变形巷道的最主要手段。

1 一次支护存在的问题

原来采用一次支护使用的是锚杆、金属网、喷浆联合支护。在掘送巷道时初喷厚度为30mm，锚杆、网挂完之后在进行复喷，厚度100mm，使水泥砂浆压在金属网上，这种支护整个体的柔性较差、可缩性小。另外巷道在新掘时破坏了原有的应力分布，打破了原有的平衡，在新的巷道形成后势必在有一次新的应力平衡，随着围岩应力的释放，造成巷道变形，而深部巷道的地应力较大，造成原有的支护在地应力的作用下受到了极大的破坏，使巷道内的支护遭到破坏，钢筋扭曲变形，水泥层断裂等现象时有发生。

2 喷、锚、喷——网、锚、喷二次支护工艺的特点

支护工艺分两个阶段。第一个阶段进行一次支护，即喷、锚、喷支护。巷道在新掘后、立即喷砼充填爆破作业后巷道周边岩层的裂隙和超挖不平的岩面，以防止危岩层的脱落，同时也防止巷道风化。初喷完成后在喷砼上打锚杆，完成后在喷一层砼。第二阶段是在挂网、年锚杆和加打用工字钢作托盘的锚索，完成这部工序后，在重新复喷封闭巷道，这样就完成了二次支护工艺的完成。具体的施工方法和特点是经过光爆施工后的巷道第一次喷砼的厚度为30mm，然后打锚杆进行巷道的支护，接着在进行第二次喷浆，这次的厚度为30mm左右，完成了第一次的支护即喷—锚—喷。这次支护完成后要等上一段时间，时间是滞后掘进头50M左右在进行第二次的支护，此段时间该巷道要断续掘进施工。这主要是考虑到巷道要释放压力，进行应力的重新分配平衡。第二次支护是要在二次喷砼的基础上，继续打锚杆和锚索，锚索的托盘采用工字钢加工而成同时挂金属网，完成这个工序后，继续喷砼，这次喷层厚度为40mm，这样就完成了对巷道的联合支护，实际上这样的支护是一种复合结构，外层的金属网、锚杆、锚索不仅加固了围岩，而且喷层，网、锚杆、锚索和围岩紧密地结合在一起，形成了一共同的支护体来支护巷道的顶和帮，从而也使巷道的围岩长期的稳定。

这种支护方式的优点在于初期巷道没有进行二次支护前给了巷道的充分压力释放时间，使新掘巷道的矿山压力进行了重新的分配，即使完全没有达到压力的全部平衡也释放了绝大部分的压力，对以后的支护效果肯定是大有好处的。第二次支护是对第一次支护的补充和加强，这次支护强化了第一次支护的成果，对初次支护后巷道部分微变或有破坏的地点重新加固支护，使巷道免于由于矿山压力造成的水泥层开裂，锚杆由于受矿山压力的因素而造成变形或损坏。

喷、锚、喷—锚、网、喷二次支护的关键在于要在场子面推进50M后的二次支护。这时的巷道矿山压力基本处于了一种稳定了，围岩变形的速度渡过了最危险的时期，这通过对巷道的掘进后的矿压观测的结果得到了证实。在复喷的基础上在安设锚杆、锚索、金属网，从而是大大增强支护结构的刚度和强度，可以有效地控制巷道变形，达到了最终的平衡状态，这样使锚喷支护先柔后刚，先让后抗的支护特点更充分地体现出来。达到了巷道能够长期使用的目的，保证了巷道在安全生产上的需求，大大地降低了以前巷道频繁修复的次数和时间。

3 喷、锚、喷—锚、网、喷二次支护实践

艾友煤矿在-800M、107采区岩石集中运输大巷及回风大巷中应用了喷、锚、喷-锚、网、喷二次支护技术。

3.1 支护设计

艾友煤矿在-800M、107区集中采区岩石集中大巷及架风大巷设计长度为1000米，由于受地质条件的影响，巷道布置在不太稳定的岩层中，巷道的标高为-800M水平，而该矿的地面标高为+170M，其埋藏深度为970米。巷道设计净宽5.5米，净高3.6米，净面积14.79m2，设计喷厚100mm，锚杆间排距800×800mm，锚索采用五花布置，间距3M。

3.2 施工工艺

爆破作业破岩→初喷30mm作临时支护→一次锚杆支护→复喷厚度30mm→50M后二次网、锚杆、锚索支护→最后复喷40mm达到设计总厚度100mm。

3.3 支护材料

锚杆选用直径20mm、拱长2200mm，墙使用1800mm的矿用螺纹钢锚杆，锚固剂使用直径18mm、长330mm树脂锚固剂卷锚固。锚索采用8M钢锚索。

金属网规格为5000×1000mm，网孔为40×40mm，用12#镀锌铁丝编制而成的方形网。

喷射混凝土中的水泥标号为400#，砂子用含泥量不大于3%的河沙，石子的粒度为5mm～10mm人碎石子。

3.4 支护效果

艾友煤矿-800M、107采区集中运输大巷和回风大巷原来采用的是一次性集中的传统支护，即破岩→挂网→锚杆支护→然后初喷浆→打锚索→复喷的施工工艺，通过一段施工后，发现支护完的巷道有部分段发生了喷层开裂、巷道顶板有下沉的现象，墙体有向内位移的情况发生，而且随着掘进巷道的加长这种情况越来越严重，这时不得不停下来对后方的巷道进行重新的维护，进行重新的支护，以确保安全行人和通风。

通过分析研究，采用了二次支护这种施工工艺，比传统工艺一次性支护，明显解决了矿山压力带来的巷道变形、破坏等诸多困扰的难题。虽然初期施工比较复杂，但解决了掘后就进行修复带来的安全上的隐患，同时在经济也取得了明显的效益，可谓一举多得，这个支护理念在全公司都得到了极大的推广，阜矿在这次支护改革上受益极大，解决了由于开采深度的增加矿山压力显现越来越大困惑、制约矿井深部开采巷道支护上的重大问题。