软岩巷道三锚联合支护技术研究及应用

段小凯

（淮北矿业集团许疃煤矿，安徽 蒙城 233500）

0 前言

随着我国华东地区经济的不断发展，煤炭需求量日益增加，以致于煤炭回采深度急剧增加。开采深度的增加，也使得巷道支护难度相应的增大，尤其是面临着软岩巷道，支护难度增大更为明显。国内[1-6]外不少专家针对软岩巷道支护技术提供了许多方法及手段，但是针对受附近工作面采动的影响的准备巷道的支护方法研究较少，本文结合淮北矿业集团许疃煤矿82下采区上部车场的巷道支护参数改进及其效果检验提出相应的支护方法，为相类似矿井采动影响下的软岩巷道支护提供参考依据。

1 工程背景

淮北矿业集团许疃煤矿82下采区上部车场处于二叠系石河子组岩层中，8煤顶板下，埋深-525m，区段内地质构造中等复杂，巷道施工布置范围内主要以粉砂岩、泥岩为主，胶结性差，层理较发育，易风化，见水膨胀。同时受到工作面7126及工作面7128回采的影响，具体如图1所示。

原掘进期间巷道采用架29U型钢棚支护，巷道形状为半圆拱型，断面尺寸为净宽×净高=4600mm×3600mm，后期巷道压力显现明显，底鼓、变形严重，变形后断面最小为净宽×净高=3600mm×2800mm，多次采用套U型棚、锚喷修复，均没有达到预期的支护效果，现采用三锚联合支护进行修复，经近期巷道围岩观测，支护效果较佳。

2 支护方案的改进

为了解决巷道围岩本身较为松软，粘聚力不高的问题。首先在巷道初掘期间，采用高强锚杆进行支护，并喷射混凝土防治其表面岩体风化，并及时给巷道表面岩体施加一定的支护反力，使其岩体呈现三轴应力状态。在工作面推进一段距离后，围岩变形破坏，位移释放呈现出稳定趋势，此时为巷道支护最佳时机，通过注浆锚索及注浆锚杆将巷道围岩与锚杆锚索耦合起来，形成一个完整的支护体系。下面分布将施工参数及方案给出：

（1） 第一层锚喷支护：高强锚杆M22 L=2400mm，钢筋网选用Ф6mm，规格为 3000mm×1000mm 钢筋网，网孔 150×150mm，搭茬≥150mm，搭茬处采用网钩自联并每隔150mm用12#铁丝双股扎接牢固。锚杆间排距：800mm×800mm，每根锚杆用2支Z2550树脂药卷，对围岩裂隙或松散结构进行充填粘合，提高围岩粘结力和内摩擦角，显著提高围岩强度同时为施工锚杆提供可靠锚固基础。

（2） 第二层锚注一体化注浆支护：采用Φ17.8 L=4000mm注浆锚索与M22 L=2000mm注浆锚杆间隔布置，注浆锚索、注浆锚杆间排距均为1400mm×1400mm。底板间隔布置注浆锚杆、注浆锚索，铺设地坪后注浆。注浆采用42.5硅酸水泥，水灰比（0.7～1）：1，采用定压注浆，注浆压力根据实际调节，围岩裂隙发育一般1～1.5MPa，裂隙开度较小1.5～2.5MPa，如裂隙发育，注浆时漏液无法用棉纱、黄泥封堵可进行喷浆封闭后再进行注浆。待注浆凝固后紧固尾部螺母。定压注浆，浆液有效充填裂隙等，保证壁厚密实，围岩受压均匀，避免应力集中。

（3） 长锚杆、锚索补强支护：锚杆选用M22 L=3600mm高强锚杆，间排距700mm×700mm。与第一层锚喷支护锚杆间隔布置，螺母扭矩≥300N·m，锚固力≮80k N。锚索选用Φ17.8mm L=6300mm的钢铰线，锚索株排距：1600×1400mm，沿巷道中心线对称布置三道锚索，锚索预紧力不小于100k N。长注浆锚索、短注浆锚杆进行注浆，提升巷道围岩整体稳定性，使巷道围岩较大范围内形成具有较大强度的承载结构，充分发挥围岩自稳能力。

通过分析研究采用注浆加固的方式进行改进，将原有的被动支护改为主动支护，充分调动围岩的自承能力。综合上述三锚联合支护方法，保证了巷道的稳定性，笔者将其总结为三级压力拱。锚索将上层围岩加固形成具有较强承载力的外压力拱，长锚杆形成中压力拱，在外压力拱与中压力拱作用下，内压力拱相对承载较小，更利于巷道稳定。如图3所示。

3 支护效果检验

82下采区上部车场在淮北矿业集团许疃煤矿使用过程中，根据近一个月巷道变形量连续观测显示，巷道完成一个月后，巷道顶底板移近量最大值达到5.24mm，在此期间，巷道顶底板移近量最大变形速度为0.3mm/d，巷道顶底板移近量最大变形速度为0.03mm/d，从图中

可以看出，巷道顶底板移近量逐渐变并趋于稳定。同样巷道掘进一个月内，两帮移近量最大值为3.8mm，起初巷道掘进完成后，巷道两帮移近量最大变形速度为0.2mm/d，当一个月稳定时，巷道两帮移近量变形速度为0.02mm/d，此时巷道变形已基本稳定不再变化，如图4所示。使用这种支护后，巷道近期无明显浆皮开裂，底鼓现象，由此说明三锚联合支护方案很好的解决了采动影响下的准备巷道支护问题。

4 总结

（1） 基于淮北矿业集团许疃煤矿82下采区上部车场U型棚支护的巷道变形量较大，反复刷帮卧底增加成本的工程背景下，分析了巷道变形破坏原因。

（2） 通过分析总结改进后的巷道支护方案，将其总结为三锚联合支护，并提出三级压力拱力学模型。

（3） 通过现场实测验证了三锚联合支护方案适用于采动影响下的软岩巷道支护，为相类似的矿井的巷道支护提供参考依据。

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