巷道支护设计工程实践
2014-07-16 22:32邢海军
中国高新技术企业 2014年11期
摘要：研究新的支护方法，提高巷道围岩的安全性很重要。近几年有些巷道采用锚注（注浆锚杆）支护，效果较好，三区段一岩石集中巷由于之前支护不足，滤到该巷道后期会受到采动影响，因此采用锚注为核心的联合支护体系进行了补强，并取得了很好的支护效果。
关键词：岩巷支护；锚注支护；支护设计
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0091-02
1 工程概况
山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司位于晋城市西北5km的核桃洼村附近。距晋煤集团约20km。本矿巷道围岩岩性主要为粉砂岩、泥岩、铝质泥岩。采区煤岩层总体为单斜构造，三维补勘资料显示，该采区断层构造复杂。该巷道后期将受采动影响。巷道设计长度960m，巷道断面为半圆拱形，净宽3.6m，净高2.5m，原设计采用锚网喷支护，锚杆间排距800×800mm，纵横挂绳，喷层厚100mm。由于该巷道后期会受到采动影响，必须要使得巷道有很好的支护强度，所以对现支护方案进行修改，采用锚注为核心的联合支护体系。
2 支护机理
（1）巷道掘进过程中，围岩被破坏，围岩内会产生大量裂隙甚至松动，使得巷道不稳，容易受到破坏。往围岩中注入化学浆液，一方面可以将松散破碎的围岩胶结成整体，提高围岩强度，另一方面化学浆液可以封堵围岩中的裂隙，防止裂隙进一步扩展，同时封堵裂隙还可以防止空气由裂隙进入围岩中，引起围岩风化。
（2）锚杆的作用主要是悬吊作用，它可以将巷道周围的围岩与更深层的围岩锚固起来，阻止围岩的破坏。
（3）注浆在使松散围岩胶结成整体的同时，也使得巷道各部分围岩均匀承载载荷，从而可以防止由于受力不均而出现的应力集中现象。
（4）注浆加大了支护结构的断面尺寸，减小了围岩在支护结构上产生的弯矩，因此也就降低了支护结构中的拉应力和压应力，从而降低了支护结构被破坏的可能性。
3 支护方案及参数选择
3.1 支护方案
三区段岩石集中巷原设计支护参数见表1。
结合目前矿上已给的相关技术资料，以及根据巷道的岩石特征性质，本着尽量不影响巷道的使用寿命的原则，采用锚梁网喷注联合支护方式。具体支护和相关参数见断面图1和表2所示。
说明：（1）图中除标高以“m”为单位，其余单位均为“mm”；（2）锚杆托盘为100×100×10mm的铁托盘，锚索托盘为300×300×20mm的钢托盘；（3）锚索直径为15.24mm，排距为2000mm，间距为1600mm；锚索长度为6300mm，钻孔深度为6000mm，锚索外露长度为300mm，锚固长度≥1200mm，安装预紧力≥60kN；（4）锚杆杆体钢筋为圆钢，直径为18mm，L=1800mm，锚固长度≥900mm，锚固力≥110kN，安装预紧力≥60N.m，锚杆外露长度为100～150mm；（5）锚喷支护须铺设菱形金属网，混凝土强度等级为C20。
该区段构造较复杂，巷道施工过程中若出现穿层及围岩破碎带时应加强支护。巷道补强支护设计采用锚注喷联合支护，采用型号M27L2000mm注浆锚杆锚注补强支护，型钢排距为600mm，注浆锚杆间排距为1200×1200mm。
3.2 主要注浆参数
要想注浆达到预期的支护效果，合理的注浆参数非常重要。注浆参数主要包括注浆材料、注浆量、注浆压力和注浆时间。
（1）注浆材料的配制。要进行注浆加固，首先要有合适的注浆材料。注浆材料的力学性质、质量、流动性等特点将在很大程度上影响支护效果。另外浆液的成本和用量也是必须考虑的因素，因为它直接决定着支护成本。因此，在选择注浆材料时，重点要从支护效果和成本两个方面加以考虑，选择最合理的注浆材料。具体地讲，可以按照下述原则进行选择：良好的流动性；易于调配；浆液的结石体最终强度高；浆液成本较低；浆液结石率高，与岩体具有良好的粘附性；对人体无毒害作用或者毒害作用非常小；性质稳定。
综合考虑以上原则，决定采用普通硅酸盐水泥加添加剂再加水制成主将材料，水泥采用425#普通硅酸盐水泥，添加剂采用ACZ-1型水泥添加剂，添加剂用量为水泥重量的4%～6%。浆液水灰比为0.7∶1～1∶1，
（2）注浆压力。注浆压力主要是根据以往经验确定，一般在2.0～3.0MPa之间。
（3）注浆量。注浆量是一个十分重要的注浆参数，注浆量太少，胶结和密封裂隙的效果都不好，达不到预期的支护效果；注浆量太大，又会造成浪费，增加成本。不同的巷道，其围岩破坏程度不同，裂隙发育也不同，吸浆量会有很大差异，在注浆施工过程中，为控制合理的注浆量，对于单孔而言，首先可以根据相邻钻孔的跑浆量来估算本钻孔的需浆量，然后在注浆时，再参考注浆泵的压力来控制注浆量，当围岩内泵压达到3.0MPa时应停止注浆。为保证注浆质量，可以进行插孔复注。根据近几年注浆实践，每孔注浆量不超过150千克水泥配制的浆液量。
（4）注浆时间。除了以上三个方面以外，对注浆时间也有一定的要求。注浆时间过长，浆液扩散范围太大，造成跑漏现象，会浪费浆液，增加成本。根据以往经验，单孔注浆时间以3～5min为宜。
4 施工工艺
注浆施工流程主要包括拌浆和注浆泵的控制两个方面：
4.1 拌浆
拌浆即将水泥、添加剂和水按规定配比混合，搅拌均匀得水泥浆，另外，为防止注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，需要在注浆前加入一定量的增塑剂。
4.2 注浆泵的控制
在注浆过程中，要注意观察巷道内的情况，防止发生漏浆、堵浆等事故，当注浆量达到要求时及时关闭注浆泵，停止注浆。同时要注意观察注浆泵的注浆压力，当注浆压力过大，超过3.0MPa时，关闭注浆泵，查找原因，解决后再继续注浆，防止发生堵塞崩管现象。
5 结语
随着采掘深度的不断加大，深部巷道所处的地质力学环境越来越复杂，其支护难度也越来越大。该支护技术在实际工程中得到应用，取得了良好的支护效果。表明该支护技术是巷道稳定性控制的一种科学合理、行之有效的技术，可为同类巷道的支护提供借鉴和参考。
参考文献
[1] 张农，袁亮.离层破碎型煤巷顶板的控制原理[J].采矿与安全工程学报，2006，23（1）：34-38.
[2] 袁亮.深井巷道围岩控制理论及淮南矿区工程实践[M].北京：煤炭工业出版社，2006.
[3] 袁亮.淮南矿区煤巷稳定性分类及工程对策[J].岩石力学与工程学报，2004，23（5）：4790-4794.
[4] 陈庆敏，郭颂，张农.煤巷锚杆支护新理论与设计方法[J]，矿山压力与顶板管理，2002，19（1）：12-15.
作者简介：邢海军（1971—），男，山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司总工程师，研究方向：煤田地质勘查。endprint
摘要：研究新的支护方法，提高巷道围岩的安全性很重要。近几年有些巷道采用锚注（注浆锚杆）支护，效果较好，三区段一岩石集中巷由于之前支护不足，滤到该巷道后期会受到采动影响，因此采用锚注为核心的联合支护体系进行了补强，并取得了很好的支护效果。
关键词：岩巷支护；锚注支护；支护设计
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0091-02
1 工程概况
山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司位于晋城市西北5km的核桃洼村附近。距晋煤集团约20km。本矿巷道围岩岩性主要为粉砂岩、泥岩、铝质泥岩。采区煤岩层总体为单斜构造，三维补勘资料显示，该采区断层构造复杂。该巷道后期将受采动影响。巷道设计长度960m，巷道断面为半圆拱形，净宽3.6m，净高2.5m，原设计采用锚网喷支护，锚杆间排距800×800mm，纵横挂绳，喷层厚100mm。由于该巷道后期会受到采动影响，必须要使得巷道有很好的支护强度，所以对现支护方案进行修改，采用锚注为核心的联合支护体系。
2 支护机理
（1）巷道掘进过程中，围岩被破坏，围岩内会产生大量裂隙甚至松动，使得巷道不稳，容易受到破坏。往围岩中注入化学浆液，一方面可以将松散破碎的围岩胶结成整体，提高围岩强度，另一方面化学浆液可以封堵围岩中的裂隙，防止裂隙进一步扩展，同时封堵裂隙还可以防止空气由裂隙进入围岩中，引起围岩风化。
（2）锚杆的作用主要是悬吊作用，它可以将巷道周围的围岩与更深层的围岩锚固起来，阻止围岩的破坏。
（3）注浆在使松散围岩胶结成整体的同时，也使得巷道各部分围岩均匀承载载荷，从而可以防止由于受力不均而出现的应力集中现象。
（4）注浆加大了支护结构的断面尺寸，减小了围岩在支护结构上产生的弯矩，因此也就降低了支护结构中的拉应力和压应力，从而降低了支护结构被破坏的可能性。
3 支护方案及参数选择
3.1 支护方案
三区段岩石集中巷原设计支护参数见表1。
结合目前矿上已给的相关技术资料，以及根据巷道的岩石特征性质，本着尽量不影响巷道的使用寿命的原则，采用锚梁网喷注联合支护方式。具体支护和相关参数见断面图1和表2所示。
说明：（1）图中除标高以“m”为单位，其余单位均为“mm”；（2）锚杆托盘为100×100×10mm的铁托盘，锚索托盘为300×300×20mm的钢托盘；（3）锚索直径为15.24mm，排距为2000mm，间距为1600mm；锚索长度为6300mm，钻孔深度为6000mm，锚索外露长度为300mm，锚固长度≥1200mm，安装预紧力≥60kN；（4）锚杆杆体钢筋为圆钢，直径为18mm，L=1800mm，锚固长度≥900mm，锚固力≥110kN，安装预紧力≥60N.m，锚杆外露长度为100～150mm；（5）锚喷支护须铺设菱形金属网，混凝土强度等级为C20。
该区段构造较复杂，巷道施工过程中若出现穿层及围岩破碎带时应加强支护。巷道补强支护设计采用锚注喷联合支护，采用型号M27L2000mm注浆锚杆锚注补强支护，型钢排距为600mm，注浆锚杆间排距为1200×1200mm。
3.2 主要注浆参数
要想注浆达到预期的支护效果，合理的注浆参数非常重要。注浆参数主要包括注浆材料、注浆量、注浆压力和注浆时间。
（1）注浆材料的配制。要进行注浆加固，首先要有合适的注浆材料。注浆材料的力学性质、质量、流动性等特点将在很大程度上影响支护效果。另外浆液的成本和用量也是必须考虑的因素，因为它直接决定着支护成本。因此，在选择注浆材料时，重点要从支护效果和成本两个方面加以考虑，选择最合理的注浆材料。具体地讲，可以按照下述原则进行选择：良好的流动性；易于调配；浆液的结石体最终强度高；浆液成本较低；浆液结石率高，与岩体具有良好的粘附性；对人体无毒害作用或者毒害作用非常小；性质稳定。
综合考虑以上原则，决定采用普通硅酸盐水泥加添加剂再加水制成主将材料，水泥采用425#普通硅酸盐水泥，添加剂采用ACZ-1型水泥添加剂，添加剂用量为水泥重量的4%～6%。浆液水灰比为0.7∶1～1∶1，
（2）注浆压力。注浆压力主要是根据以往经验确定，一般在2.0～3.0MPa之间。
（3）注浆量。注浆量是一个十分重要的注浆参数，注浆量太少，胶结和密封裂隙的效果都不好，达不到预期的支护效果；注浆量太大，又会造成浪费，增加成本。不同的巷道，其围岩破坏程度不同，裂隙发育也不同，吸浆量会有很大差异，在注浆施工过程中，为控制合理的注浆量，对于单孔而言，首先可以根据相邻钻孔的跑浆量来估算本钻孔的需浆量，然后在注浆时，再参考注浆泵的压力来控制注浆量，当围岩内泵压达到3.0MPa时应停止注浆。为保证注浆质量，可以进行插孔复注。根据近几年注浆实践，每孔注浆量不超过150千克水泥配制的浆液量。
（4）注浆时间。除了以上三个方面以外，对注浆时间也有一定的要求。注浆时间过长，浆液扩散范围太大，造成跑漏现象，会浪费浆液，增加成本。根据以往经验，单孔注浆时间以3～5min为宜。
4 施工工艺
注浆施工流程主要包括拌浆和注浆泵的控制两个方面：
4.1 拌浆
拌浆即将水泥、添加剂和水按规定配比混合，搅拌均匀得水泥浆，另外，为防止注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，需要在注浆前加入一定量的增塑剂。
4.2 注浆泵的控制
在注浆过程中，要注意观察巷道内的情况，防止发生漏浆、堵浆等事故，当注浆量达到要求时及时关闭注浆泵，停止注浆。同时要注意观察注浆泵的注浆压力，当注浆压力过大，超过3.0MPa时，关闭注浆泵，查找原因，解决后再继续注浆，防止发生堵塞崩管现象。
5 结语
随着采掘深度的不断加大，深部巷道所处的地质力学环境越来越复杂，其支护难度也越来越大。该支护技术在实际工程中得到应用，取得了良好的支护效果。表明该支护技术是巷道稳定性控制的一种科学合理、行之有效的技术，可为同类巷道的支护提供借鉴和参考。
参考文献
[1] 张农，袁亮.离层破碎型煤巷顶板的控制原理[J].采矿与安全工程学报，2006，23（1）：34-38.
[2] 袁亮.深井巷道围岩控制理论及淮南矿区工程实践[M].北京：煤炭工业出版社，2006.
[3] 袁亮.淮南矿区煤巷稳定性分类及工程对策[J].岩石力学与工程学报，2004，23（5）：4790-4794.
[4] 陈庆敏，郭颂，张农.煤巷锚杆支护新理论与设计方法[J]，矿山压力与顶板管理，2002，19（1）：12-15.
作者简介：邢海军（1971—），男，山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司总工程师，研究方向：煤田地质勘查。endprint
摘要：研究新的支护方法，提高巷道围岩的安全性很重要。近几年有些巷道采用锚注（注浆锚杆）支护，效果较好，三区段一岩石集中巷由于之前支护不足，滤到该巷道后期会受到采动影响，因此采用锚注为核心的联合支护体系进行了补强，并取得了很好的支护效果。
关键词：岩巷支护；锚注支护；支护设计
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0091-02
1 工程概况
山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司位于晋城市西北5km的核桃洼村附近。距晋煤集团约20km。本矿巷道围岩岩性主要为粉砂岩、泥岩、铝质泥岩。采区煤岩层总体为单斜构造，三维补勘资料显示，该采区断层构造复杂。该巷道后期将受采动影响。巷道设计长度960m，巷道断面为半圆拱形，净宽3.6m，净高2.5m，原设计采用锚网喷支护，锚杆间排距800×800mm，纵横挂绳，喷层厚100mm。由于该巷道后期会受到采动影响，必须要使得巷道有很好的支护强度，所以对现支护方案进行修改，采用锚注为核心的联合支护体系。
2 支护机理
（1）巷道掘进过程中，围岩被破坏，围岩内会产生大量裂隙甚至松动，使得巷道不稳，容易受到破坏。往围岩中注入化学浆液，一方面可以将松散破碎的围岩胶结成整体，提高围岩强度，另一方面化学浆液可以封堵围岩中的裂隙，防止裂隙进一步扩展，同时封堵裂隙还可以防止空气由裂隙进入围岩中，引起围岩风化。
（2）锚杆的作用主要是悬吊作用，它可以将巷道周围的围岩与更深层的围岩锚固起来，阻止围岩的破坏。
（3）注浆在使松散围岩胶结成整体的同时，也使得巷道各部分围岩均匀承载载荷，从而可以防止由于受力不均而出现的应力集中现象。
（4）注浆加大了支护结构的断面尺寸，减小了围岩在支护结构上产生的弯矩，因此也就降低了支护结构中的拉应力和压应力，从而降低了支护结构被破坏的可能性。
3 支护方案及参数选择
3.1 支护方案
三区段岩石集中巷原设计支护参数见表1。
结合目前矿上已给的相关技术资料，以及根据巷道的岩石特征性质，本着尽量不影响巷道的使用寿命的原则，采用锚梁网喷注联合支护方式。具体支护和相关参数见断面图1和表2所示。
说明：（1）图中除标高以“m”为单位，其余单位均为“mm”；（2）锚杆托盘为100×100×10mm的铁托盘，锚索托盘为300×300×20mm的钢托盘；（3）锚索直径为15.24mm，排距为2000mm，间距为1600mm；锚索长度为6300mm，钻孔深度为6000mm，锚索外露长度为300mm，锚固长度≥1200mm，安装预紧力≥60kN；（4）锚杆杆体钢筋为圆钢，直径为18mm，L=1800mm，锚固长度≥900mm，锚固力≥110kN，安装预紧力≥60N.m，锚杆外露长度为100～150mm；（5）锚喷支护须铺设菱形金属网，混凝土强度等级为C20。
该区段构造较复杂，巷道施工过程中若出现穿层及围岩破碎带时应加强支护。巷道补强支护设计采用锚注喷联合支护，采用型号M27L2000mm注浆锚杆锚注补强支护，型钢排距为600mm，注浆锚杆间排距为1200×1200mm。
3.2 主要注浆参数
要想注浆达到预期的支护效果，合理的注浆参数非常重要。注浆参数主要包括注浆材料、注浆量、注浆压力和注浆时间。
（1）注浆材料的配制。要进行注浆加固，首先要有合适的注浆材料。注浆材料的力学性质、质量、流动性等特点将在很大程度上影响支护效果。另外浆液的成本和用量也是必须考虑的因素，因为它直接决定着支护成本。因此，在选择注浆材料时，重点要从支护效果和成本两个方面加以考虑，选择最合理的注浆材料。具体地讲，可以按照下述原则进行选择：良好的流动性；易于调配；浆液的结石体最终强度高；浆液成本较低；浆液结石率高，与岩体具有良好的粘附性；对人体无毒害作用或者毒害作用非常小；性质稳定。
综合考虑以上原则，决定采用普通硅酸盐水泥加添加剂再加水制成主将材料，水泥采用425#普通硅酸盐水泥，添加剂采用ACZ-1型水泥添加剂，添加剂用量为水泥重量的4%～6%。浆液水灰比为0.7∶1～1∶1，
（2）注浆压力。注浆压力主要是根据以往经验确定，一般在2.0～3.0MPa之间。
（3）注浆量。注浆量是一个十分重要的注浆参数，注浆量太少，胶结和密封裂隙的效果都不好，达不到预期的支护效果；注浆量太大，又会造成浪费，增加成本。不同的巷道，其围岩破坏程度不同，裂隙发育也不同，吸浆量会有很大差异，在注浆施工过程中，为控制合理的注浆量，对于单孔而言，首先可以根据相邻钻孔的跑浆量来估算本钻孔的需浆量，然后在注浆时，再参考注浆泵的压力来控制注浆量，当围岩内泵压达到3.0MPa时应停止注浆。为保证注浆质量，可以进行插孔复注。根据近几年注浆实践，每孔注浆量不超过150千克水泥配制的浆液量。
（4）注浆时间。除了以上三个方面以外，对注浆时间也有一定的要求。注浆时间过长，浆液扩散范围太大，造成跑漏现象，会浪费浆液，增加成本。根据以往经验，单孔注浆时间以3～5min为宜。
4 施工工艺
注浆施工流程主要包括拌浆和注浆泵的控制两个方面：
4.1 拌浆
拌浆即将水泥、添加剂和水按规定配比混合，搅拌均匀得水泥浆，另外，为防止注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，需要在注浆前加入一定量的增塑剂。
4.2 注浆泵的控制
在注浆过程中，要注意观察巷道内的情况，防止发生漏浆、堵浆等事故，当注浆量达到要求时及时关闭注浆泵，停止注浆。同时要注意观察注浆泵的注浆压力，当注浆压力过大，超过3.0MPa时，关闭注浆泵，查找原因，解决后再继续注浆，防止发生堵塞崩管现象。
5 结语
随着采掘深度的不断加大，深部巷道所处的地质力学环境越来越复杂，其支护难度也越来越大。该支护技术在实际工程中得到应用，取得了良好的支护效果。表明该支护技术是巷道稳定性控制的一种科学合理、行之有效的技术，可为同类巷道的支护提供借鉴和参考。
参考文献
[1] 张农，袁亮.离层破碎型煤巷顶板的控制原理[J].采矿与安全工程学报，2006，23（1）：34-38.
[2] 袁亮.深井巷道围岩控制理论及淮南矿区工程实践[M].北京：煤炭工业出版社，2006.
[3] 袁亮.淮南矿区煤巷稳定性分类及工程对策[J].岩石力学与工程学报，2004，23（5）：4790-4794.
[4] 陈庆敏，郭颂，张农.煤巷锚杆支护新理论与设计方法[J]，矿山压力与顶板管理，2002，19（1）：12-15.
作者简介：邢海军（1971—），男，山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司总工程师，研究方向：煤田地质勘查。endprint
