软岩巷道结构高强稳定型支护技术及工程应用

周斌 淮北市濉溪县铁佛镇卧龙湖煤矿调度指挥中心 王向国 淮北市濉溪县铁佛镇卧龙湖煤矿生产技术部

1 前言

目前，国内软岩巷道支护技术大多注重提高支护体的强度和刚度而忽略支护形成的承载结构的结构稳定性，造成围岩节理裂隙发育，自稳能力和承载能力较小，使巷道变形严重。卧龙湖煤矿地质构造复杂，巷道围岩以粉砂岩、泥质砂岩和泥岩为主，其中-480南翼轨道巷属于典型的软岩巷道。该巷道位于105工作面和104工作面之间（如图1所示），由于受上述工作面回采引起的强烈采动影响，该段巷道虽然经过2009年一次大修，多次卧底，但是修护效果不佳，表现在：两帮位移较大，顶板局部冒落，两肩窝破坏，底臌严重，给矿井的安全生产带来了严重威胁。因此，必须对巷道破坏原因进行认真研究。

图1 -480南翼轨道巷与工作面相对位置关系

2 巷道破坏原因分析

2.1 围岩呈显著的软岩特征

如图2所示，G28测点后巷道围岩岩性由黑色泥岩逐渐过渡到岩浆岩，而通过G29测点后巷道围岩岩性又由岩浆岩逐渐过渡至泥岩，通过G30测点后巷道全断面处于泥岩中。根据南翼轨道巷掘进过程中揭露的地质条件，该段巷道围岩主要为泥岩，强度较低，自稳性差，硬度系数F=2~5。

图2 -480南翼轨道巷试验段地质素描图

2.2 采动压力影响

受105工作面和104工作面开采引起的侧向支承压力作用，巷道围岩实际承受的应力远高于泥质岩体自身的强度，而且巷道经过多次扩修后围岩更加破碎，松动圈扩大，岩体强度进一步降低，造成巷道变形大，断面缩小，底鼓严重。

3 高强结构稳定型支护技术

针对现场条件及安全生产需要，2010年卧龙湖煤矿与中国矿大合作，采用高强结构稳定型支护技术对-480南翼轨道巷进行加固。具体技术方案如下：

第一，锚杆选用M20L3000mm的左旋无纵筋螺纹等强锚杆，锚杆间排距为800mm×800mm，每根锚杆孔采用2卷Z2350型树脂锚固剂，加长锚固，两帮底角锚杆向下扎角30 ，锚杆预紧力矩≥300N.m，锚固力≥80 KN。并且顺巷道方向布置M型钢带。具体支护参数如图3所示。

第二，顶、帮均采用φ6mm钢筋自联网；网片长度为1800mm，宽度为900mm；网孔规格均为100×100mm。

第三，锚杆托盘采用厚度为10mm平托盘，大小为150×150mm。

图3 支护断面图

第四，锚索支护作为加强支护措施，提高了深部围岩的稳定性。锚索规格为φ17.8×6500mm，每个锚索孔使用4支Z2350型树脂锚固剂，加长锚固。

在提高结构补偿效果的同时有效降低支护成本，采用断面（一）和断面（二）交替布置，见图4、图5。锚索采用Φ17.8×6500mm钢绞线，锚索排距1.5m，每根锚索使用4支Z2350型树脂锚固剂，加长锚固，预紧力为120KN，锚固力为200KN。

图4 结构补偿锚索布置断面（一）

图5 结构补偿锚索布置断面（二）

在底板锚网索支护方案中根据-480轨道巷的跨度，在两排枕木之间布置底板锚杆（见图6断面一），同时采用底板锚索（见图7断面二）进行结构补偿。底板锚杆规格为M20L3000mm，锚杆或锚索间排距为1.1 m×1.6m，要求锚杆预紧力矩≥300N.m，锚固力为80KN，底板锚索预紧力≥120KN。

图6 底板支护布置图（断面一）

图7 底板支护布置图（断面二）

为提高深部稳定岩体的承载能力，在断面二中，沿巷道中部布置2根Φ17.8×5000mm锚索，在巷道两侧底板布置2根Φ20×3000mm锚杆，底板锚索间排距为1.1m×1.6m。同时，为提高巷道底板的整体稳定性，底板锚索、锚杆施工时配合使用M型钢带。底板支护采用锚索提高底板承载结构的稳定性，并采用水泥砂浆进行锚固，具体技术措施如下：

第一，为保证底板支护质量，需将底板松散部分卧底后，再施工锚杆锚索；

第二，为防止底板锚杆、锚索孔在施工中塌孔，在底板锚杆、锚索孔附近打底板注浆锚杆。然后对底板浇注50mm厚的混凝土，封闭底板后进行注浆；

第三，注浆结束后施工底板锚索，铺设底板钢筋网，安装底板锚索、锚杆、托梁。要求底板锚索预应力≥120KN，底板锚杆预紧力矩≥300N.m；

第四，对底板浇注C20砼至设计标高，同时将超出底板设计标高的锚索头加防护套，以防伤人。

4 效果分析

建立测站对修护的巷道围岩表面位移进行观测，发现顶板下沉量不到6mm/月，底鼓量不到10 mm/月，两帮移近量不超过10 mm/月。虽然采用该支护技术一次性投入成本较原来的支护方式有所增加( 增加了二次支护的材料费用) ，但是提高了巷道修护质量，减少了修复次数，避免了短期内反复修复的现象，从而降低了巷道修护成本。

5 结论

高强结构稳定型支护技术采用高强锚、网、索、钢带联合支护，并对支护承载结构进行结构补偿，提高承载结构的稳定性，巷道变形得到明显地控制，断面变形小，能够满足安全生产需要。现场工程实践表明：高强结构稳定型支护技术在软岩支护中能够有效地控制巷道变形，增强围岩整体承载能力，提高巷道修护质量，避免巷道反复返修，降低巷道修护成本，在经济、技术上均取得了良好效果。