锚网梁索喷二次支护在尚庄矿的应用

杨建平

（江西煤业集团有限责任公司 尚庄煤矿，江西331143）

目前，尚庄煤矿开采第四水平（－650m），已进入深部开采地段，原岩应力大，对巷道产生的破坏作用强烈，矿压显现明显，在传统的锚杆支护方式条件下，压力显现特征为巷道变形量大，变形速度快，顶底板总变形量达1.5～2.0m，变形速度大的可达20～30mm／d，巷道两帮先变形到一定程度时底板鼓起。近年来，尚庄煤矿针对深井巷道支护技术进行研究，并于2012年5月开始对东轨下山巷道返修时采用锚网喷＋全断面密集锚索二次加强支护技术，经过现场半年来的试用，取得了较好的技术经济效果。

1 地质工程概况

尚庄煤矿属煤与瓦斯突出矿井，开采煤层B4赋存于二叠系上统龙潭组老山下亚段之中，B4煤层伪顶为灰黑色～黑色炭质泥岩，厚度0～0.87m。直接顶以粗粉砂岩、细粉砂岩为主，厚度0.73～14.02m，一般厚度5～8m。老顶为石英细砂岩及细砂岩与粗粉砂岩互层，厚度1.03～5.83m，一般为3m左右。底板以泥岩（粘土岩）为主，有时为细粉砂岩或炭质泥岩，厚度0.19～10.52m，一般1～2 m。

东轨下山巷道布置在煤层底板的老山下亚段中，距煤层20～40m，岩性为浅灰厚层状石英粗砂岩到浅～深色薄层状中粒砂岩，巷道标高－642.8m～－798.8m，埋深在605～750m之间，该巷设计长度610m，巷道设计断面形状为直墙半园拱形，巷道净宽3.4m，净高3.1m，净断面积9.30m2，掘进断面积为10.13m2，采用锚网梁喷联合支护。锚杆采用单向左旋无纵筋HRB335螺纹钢，锚杆规格为Φ20mm×2100mm，锚杆间排距700mm×700mm，每一个锚杆孔使用2支K2335型树脂锚固剂；喷层厚度100 mm。施工完成后巷道变形严重，为防止巷道变形，在巷道顶板补打了锚索加固，锚索采用“五花”布置，间距2000 mm，排距800mm，槽钢为400mm的18＃槽钢，变形得到一定的控制，但仍然未能控制住巷道的持续变形，顶板仍有下沉，一些地段甚至出现了冒落，两帮变形严重，巷道两帮岩体整体内移，两帮相对移近量加大，达到1000mm以上，底鼓严重，大部分地段都进行了2次抄底，累计底鼓量达到1500mm以上，已不能满足使用要求。

2 巷道变形破坏机理分析

该区域内巷道布置相对比较集中，岩柱间距较小，相互之间受采掘影响较大，特别是在巷道交岔点附近，围岩暴露面积大，围岩应力更集中明显。同时由于巷道底板为强度较低的砂质泥岩，在高应力作用下巷道底板底鼓强烈。

从现场支护情况看，锚杆已经失去原有的承载能力。该巷变形先从两帮开始，紧接着顶部出现受力变形，造成支护承载结构稳定降低。顶板下沉破坏严重，底板中间部位鼓起最高达0.6m，呈人字形，两帮变形、喷层开裂、脱落，巷道的底鼓和顶板破坏是由较大的水平应力所致，而原支护方案中，巷道两帮未采取任何加强支护措施，巷道底鼓严重，人为进行落底后对底板围岩扰动破坏，致使巷道围岩变形进一步加快。

3 全断面锚索加强支护技术方案

根据现场实际情况，以及巷道破坏机理分析，进行了－650m东轨下山全断面锚索加强支护技术方案试验，即：在原－650m东轨下山锚网喷支护基础上将巷道刷扩到净宽×净高＝4.2m×3.3m的直墙半园拱形断面，在锚喷支护的基础上，采用MQJ－130／3.2型锚杆钻机在巷道拱部及两帮平行于巷道中线均匀布置10列锚索二次加强支护巷道，其中巷道拱部6列，两帮各2列，锚索列距800mm，排距1400mm。以提高和发挥锚网索支护承载结构的承载性能。锚杆间排距700mm×600mm，砼强度C20，喷浆厚度100mm（见图1）。

图1 返修后全断面锚网索喷二次加强支护

二次锚网梁索喷联合支护，锚杆选用Φ20mm×2300 mm右旋热轧等强螺纹钢锚杆，每一个锚杆孔使用3支MSK2335型树脂锚固剂；两帮底角锚杆俯角为20°，用来辅助控制巷道围岩底鼓，要求锚杆预紧力矩应大于300m·N；网为12＃铁丝机编菱形网，网目40mm，网搭接100 mm，钢筋梁使用主、配筋直径均为10mm，主筋间距80 mm，配筋间距300mm。锚杆眼位加强筋不大于100mm的钢筋梁；采用规格150mm×150mm×12mm的拱形锚杆托板，锚索采用规格为Φ17.8mm×6300mm，1860级钢绞线，每一个锚索孔使用4支MSK2335型树脂锚固剂，要求锚索预紧力必须大于180kN，槽钢采用18＃槽钢，槽钢长度1.8m，分三孔均匀布置锚索眼开孔直径为20mm，锚索眼距为700mm（两端锚索眼距槽钢边为200mm）。采用C20强度等级的混凝土，厚度100mm。

从2012年5月开始进行全断面锚索加强支护，共施工100多米，5月16日开始对巷道围岩表面位移监测（见图2）。

图2 返修后全断面锚网索喷二次加强支护后变形量

从图2中可以看出，通过锚索加强支护后，巷道的剧烈变形基本得到控制，经受住了369综采面续采的采动影响（图中中间段为369综采面续采时间），顶底板及两帮移近速度分别减小到2.97mm／d和1.44mm／d，效果显著。

4 应用效果

尚庄煤矿－650m东轨下山采用全断面锚网索喷二次加强支护后，巷道变形的问题得到有效的改善和控制，巷道的顶板、两帮围岩变形基本趋于稳定，围岩移动变形量明显减少，底鼓量相对较小，巷道变形在可允许范围内，巷道支护整体状况良好，保证了－650m东轨下山的长期安全使用。通过方案的实施成功解决了尚庄煤矿深部巷道支护技术难题，为解决类似深部软岩巷道支护提供了有效途径。