锚注联合支护技术在三矿巷道优化中的应用

杨文俊

平顶山天安煤业三矿有限责任公司，河南 平顶山 467000

平顶山天安煤业三矿有限责任公司始建于1955年10月，1957年12月31日投产，设计生产能力30万吨，经过54年的发展，随着采区的接替和开采的下延，深部矿井的垂青应力明显增大，构造应力复杂，地应力高，在高地应力作用下，开采采动地压的影响显现越来明显。三矿原矿井和十号井由于受到采动压力的影响后，围岩变形加剧，围岩破坏严重,使巷道的支架随围岩的变形破坏而造成巷道断面缩小,影响矿井通风、运输的安全。由于压力的关系造成巷道支架失稳变形压坏，使巷修维护周期短，原有生产能力已经不能满足客观要求，为此，特对三矿原矿井和十号井支护等系统进行优化。

1 矿井项目概述

三矿下辖两对矿井：原矿井和十号井。原矿井伪顶为炭质泥岩，直接底板为砂质泥岩，顶板较平整、稳定，坚硬，易随回柱垮落，老顶初次来压不明显，但次后周期来压明显，伪顶易随煤冒落，不易管理，底板松软易底鼓，属中等稳定性顶底板。十号井由丁、己、庚3个采区组成，直接顶板为L5灰岩，底板为砂质泥岩，灰岩顶板较平整，抗压强度大，不随回柱垮落，采空区悬顶时间长，常呈周期性垮落，初次来压明显，且较大，应属难冒落坚硬顶板，底板为泥岩时，遇水易变软，底板为砂质泥岩时，稳定性较好。

三矿原矿井和十号井巷道原均采用架棚支护,本次优化实验在项目研究的基础上，于2008年4月1日起开始动工，对原矿井和十号井采取锚杆锚索加注粉煤灰水泥浆锚注联合支护，优化工作2009年10月30日完工。通过近几年对该巷道进行现场观测，巷道支架优化取得了良好的支护效果和经营效果。

2 不同巷道支护技术比较

结合平顶山天安煤业三矿实际，在原有资源基础上，充分利用现有条件，对矿井各个支护系统进行优化，保证矿井生产采区的正常接替，尽快解决运输、通风和提升能力不足的问题。鉴于此，我们对不同巷道支护技术进行了比较。

2.1 架棚支护技术

原矿井和十号井巷道原均采用架棚支护，原巷支护变形后，采取重新开刷两帮、卧底后新支设支架。优点：施工速度快，初期投入小；缺点：巷道变形快，维修周期一般为6个月～10个月，反复巷修总投入大。

2.2 锚注支护技术

在常规支护下，巷道需23个月维护一次（改棚）、46个月彻底维修一次，从掘进开始边掘边修直到回采结束。锚注支护是对变形后的巷道支护，采取重新开刷两帮、卧底后采用锚杆锚索配合注水泥粉煤灰浆支护。优点：支护时间达到三年以上；缺点：施工工艺复杂，施工速度慢。

2.3 锚注联合支护技术

锚注联合支护技术对已掘变形破坏严重巷道进行修复加固，锚注后使巷道围岩拱顶上的荷载能有效的传递到巷帮，由于巷帮支护到位，能把荷载移到底板，由于巷道周围组合拱厚度的加大，能减少作用在底板上的荷载集中度，有利于减轻巷道底板岩石中的应力，减轻巷道底鼓。

通过不同巷道支护技术之比较，三矿在原矿井和十号井巷道的巷道支护优化中，采用锚注联合支护技术是非常符合现场实际的。锚注联合支护的注浆采用壁后注浆，浆液将巷道周围松散、破碎的围岩凝胶结成一个整体，提高了岩体的强度，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分，充分发挥围岩的自承能力。

3 锚注联合支护效果分析

三矿在原矿井和十号井巷道的支护中应用粉煤灰对围岩进行了加固，根据观测结果，并对经粉煤灰加固后的巷道围岩进行了实地开挖观察，巷道的收敛变形情况和巷道围岩凝结情况均达到了用纯水泥作注浆材料的加固支护效果，巷道维修周期与单纯的锚网和架棚相比可延长6倍以上。

3.1 支护注浆效果

锚注工序分为锚杆支护、打设注浆锚杆、喷浆、注浆。在拱型棚支护地段锚注时，我们将拱形棚腿背面凹槽与巷道底板交接处先封断，以防止注浆液顺凹槽渗入巷道底板，削弱注浆效果。实测锚网支护采用水泥粉煤灰混合注浆巷道变形如下。

本次根据受损巷道的不同情况，采用不同层次的注浆锚注，保证了修复后巷道的稳定性，使巷道的通风状况与运输状况运行良好。

3.2 锚注制浆比例

浆液采用50%的粉煤灰，我们在下料前对水泥、粉煤灰细筛去除杂质及硬块，并按体积比配合好全部装入搅拌机后进行搅拌。水泥与粉煤灰的比例为1：1，这样既能减少水泥的投入量，又能让巷道注浆后达到支护要求，确保巷道注浆后能将页岩有效的胶结成整体。注浆按从小到大的方式控制压力，到终止压力后应等待一段时间，压力稳定后再关截止阀。

3.3 支护经济比较

U型钢支护架棚每米3122元、卡缆、支拉杆、坑木、小板、金属网等合计15762元；锚注支护锚杆每米663元、锚索、托盘、锚固剂、金属网、水泥、粉煤灰、注浆管、玛丽散等合计2428元。

4 结论

通过以上经济比较分析可知，在同一周期内使用锚杆索支护配合注水泥粉煤灰浆比架硼支护费用低得多，锚注支护施工易行，通过浆液控制固化周围围岩，控制加固围岩厚度，因此，可以使巷道获得足够的承压拱厚度及强度来达到支护的要求。总的来讲，三矿原矿井和十号井支护的优化保证了矿井生产的正常接替，解决了运输、通风和提升能力不足的问题，为优化后矿井生产成本降低，原煤产量提高打下坚实的基础。

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