软岩回采巷道锚注支护技术应用

糜秋元

（同煤集团忻州窑矿，山西 大同 037000）

软岩回采巷道具有结构破碎、岩体强度低等诸多特点，极易造成巷道底鼓、煤帮片帮及顶板冒落等事故发生。随着煤矿开采深度的不断增大，地压逐渐增大，巷道支护与返修等问题愈发突出，严重破坏了井下巷道围岩的稳定性。

1 工程概况

同煤集团忻州窑矿8900工作面开采煤层为11#煤层，倾角1～4°，厚度4.5～8m，平均6.2m，煤层结构复杂，煤层中有一层泥岩夹矸；直接顶为细砂岩，基本顶为软泥岩；基本底为细砂岩。回采巷道支护为锚网带支护，但由于巷道围岩松软破碎，锚杆及锚杆托盘严重断裂，钢筋带破裂，导致巷道严重变形破坏。通过分析可知该巷道为典型的高应力软岩回采巷道，需要有针对性地设计相应支护方案。

2 软岩支护失效机理分析

（1）巷道围岩地质特性为软岩。8900工作面巷道基本顶为软泥岩，与直接顶之间极易产生离层，很容易受集中压力的影响发生变形，导致巷道两帮及顶板发生移动变形。

（2）支护与围岩不耦合。单一的锚固支护在巷道围岩岩性好的岩层可提供较高的锚固力，取得较好的支护效果，但对于高应力、软岩地质条件，单一锚杆支护作用不明显。

（3）煤层泥岩夹矸受高挤压力。由于巷道煤层中含有一层泥岩夹矸，在受到水分和高垂直压力的双重作用力下，夹矸会被高挤压而膨出，致使煤体松散破碎，支护结构发生形变失效。

3 软岩回采巷道锚注支护设计

3.1 锚注支护作用机理

锚注支护是将锚杆与注浆相结合的支护方式，控制围岩发生塑性变形，支护机理：

（1）在锚注过程中，通过注浆的方式可封堵围岩内的裂隙，阻隔空气对岩石的风化，防止围岩受水浸而导致围岩强度降低；此外，在注浆封堵围岩裂隙的同时，注浆可将松散破碎的围岩胶结在一起，形成一个高强度岩体，配合锚喷支护可形成组合拱，增大了支护结构的范围及承载能力。

（2）经注浆加固后，围岩的岩性及应力分布发生改变，有效减少了支护结构上的拉应力和压应力，提高了支护结构的承载能力。

3.2 锚注支护方案

支护方案为锚、喷、注、索一体化联合支护技术方案，其巷道支护如下图1所示。

图1 巷道支护示意图

（1）树脂锚杆。规格为Ф20×2100mm的高强度螺纹钢锚杆，间排距700×700mm。

（2）注浆锚杆。两种水泥注浆锚杆分别用于顶板及两帮，间排距1300×1300mm。注浆液为硅酸盐水泥与石灰按一定的配比混合而成。顶板及底角锚杆注浆压力2.0MPa，两帮注浆压力1.5MPa。

（3）混凝土喷射。喷射混凝土的强度选取C20或C25，水泥:沙子:石子为1:2:2。喷射过程中要分两次喷射，第一次喷层厚度应控制在70～80mm之间。

（4）钢带选取钢筋焊接的700mm间距的钢带。

（5）锚索设定。沿巷道顶板布置Ф15.24×7000mm预应力锚索，间排距为1500mm×2000mm，并且每根配备S2360型锚固剂3卷和Z2360型锚固剂1卷。

3.3 支护效果分析

为了有效掌握锚注支护对围岩巷道的支护效果，优化支护设计，分别对巷道锚注段和未锚注段布置了观测站来对巷道施工情况进行井下观测，通过为期60d的实时监测后，其矿压监测如图2所示。

由图可知，通过60d的观测发现，两帮的收敛量约为23mm，顶板的收敛量约为18mm，随着加固工程的不断进行，巷道的收敛变形逐渐减少，并在36d后已趋向于稳定，取得了理想的支护效果。而未锚注段围岩变形随着时间的推移持续增大，已无法满足巷道的安全生产要求。通过连续6个多月的监测观测发现巷道来压不明显依旧处于稳定状态，因此说明巷道锚注支护技术达到了预期效果。

图2 巷道围岩时间-收敛对比曲线图

4 结论

（1）通过对忻州窑矿原巷道支护失效致因进行分析可知，其围岩地质特性容易受到上覆岩水溶蚀促使软岩巷道围岩流动变形，再加上支护与围岩不耦合都会造成支护结构不稳定。因此，软岩巷道支护应根据巷道的实际类型情况选择合适的支护方案。

（2）锚注支护具有主动预应力支护的作用，可有效避免围岩发生进一步松动。通过对破碎围岩进行注浆加固后可以与原围岩形成一个高强度的岩石整体，提高了围岩的承载能力，同时应力分布也均匀，避免了由应力集中而导致围岩破坏。

（3）通过对巷道锚注支护段的实时监测后，可知锚注支护技术有效降低了围岩的收敛变形量，并且变形逐渐趋向于稳定状态，保障了煤矿的安全生产工作。