高地压复杂条件软岩巷道“锚锚索喷注”加固技术应用

摘 要：为解决高地压、特殊地段复杂条件下巷道变形量大，维护量大，掘进单进底等技术难题，提高单进及支护强度，主要包括一次支护、二次支护强化，围岩承载能力强化，注浆加固等方面，通过现场对比杜绝了巷修工作量，提高了掘进单进，形成了“锚锚索喷注”复合支护技术，实现了安全技术经济一体化生产。

关键词：高地压 特殊地段 ；支护强度； 破碎软岩

0 引言：

随着矿山开采逐部向深部延伸，地质条件的日益复杂，高地压软岩工作面也在不断增加，地压大、变形大、难支护的问题成为制约矿区发展和矿井安全技术经济效益的主要因素，尤其是软岩巷道支护历来是巷道支护中的难题。为解决这一难题，朱仙庄煤矿在Ⅱ1057底板抽排巷采取“锚锚索喷注”支护方案。提高了支护强度，有效地控制了围岩变形，取得了良好的技术效果。

1 巷道工程概况

1）Ⅱ1057底板抽排巷为Ⅱ1057综采工作面10煤层瓦斯治理工程，巷道层位在10煤和一灰之间，底板标高为-679.7m⊥～-630.0m⊥，巷道采用EBZ318型掘进机截割破岩，巷道910～1295m范围（D13～中20点前80m）受Ⅱ1057F1、GF12两条断层对掘进影响较大，顶板较为破损，地压显现较为明显。

2）Ⅱ1057底板抽排巷设计全长1147.81m（平），于2017年1月4日拨门施工，巷道断面为直墙半圆拱形，断面规格为4.6×3.5m，巷道D13～中20点前144m，共计440m；顶板采用“锚锚索喷注”支护方式。

2 矿压显现原因分析

1）Ⅱ1057底抽巷GF101 ∠ 65° H=0～25m，Ⅱ1057底抽巷GF12∠ 60° H=0～5m；巷道施工过程中因岩石层理发育较明显，岩性以软岩为主，地压显现比较剧烈，主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧。

2）顶板多为淋水，10煤厚2.1～3.6m。巷道过断层及近距离岩巷掘进，顶底板为泥岩，顶板泥岩抗压强度平均为6.1MPa，底板泥岩抗压强度平均为5.5MPa，造成巷道受应力影响变形量大。

3 巷道加固方案

1）原巷道支护方案：原巷道采取锚喷支护方式，锚杆距中往两帮均匀布置，一排13根；锚杆规格GM22/2800-490型高强螺纹钢锚杆，每根锚杆配2根Z2550型树脂锚固剂，锚杆间排距800×800mm；

全断面铺设钢筋网，钢筋网规格2500×1000mm，钢筋网采用φ=6mm钢筋加工，网格100×100mm。

2）巷道加固支护方案：

⑴“锚锚索喷注”支护方式，二次支护顶板锚杆分巷中400mm往两侧均匀布置，一排10根；锚杆规格GM22/3000-490型高强螺纹钢锚杆，锚杆由每眼配两卷树脂锚固剂变更为每个锚杆使用1根K2550和2根Z2550型树脂药卷锚固，锚杆间排距800×800mm；配合鋼筋网、M型钢带进行护表，M型钢带沿巷道施工方向布置，与一次支护间隔布置，起到改善围岩应力状态和结构的作用，有效控制围岩的早期变形。金属网能增加防止收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布，避免局部应力集中，发挥金属网在喷层混凝土中的骨架作用，提高喷射混凝土支护能力。

⑵优化喷浆方案：顶板岩石破碎期间，迎头截割施工后先喷浆封闭围岩，初喷厚度20～30mm，20分钟后再挂网，将钢筋网置于外层，网外再复喷20～30mm作为保护层，使金属网位于整个喷体的中部偏外层，这样喷体形成钢筋混凝土包围结构，从而发挥金属网在喷层混凝土中的骨架作用，最大限度地提高喷射混凝土支护能力。另外平岩面，便于打锚杆时锚杆托板紧贴岩面，保证锚杆安装质量。

⑶注浆加固方案：巷道施工期间采用长短孔结合方式注浆加固，巷道四周形成围岩加固圈，提高巷道整体抗压强度。一次支护喷浆前全断面一排布置7根注浆锚杆，注浆锚杆距巷中往两帮均匀布置，注浆锚杆采用矿自制2.5m长中空注浆锚杆，注浆锚杆间排距：1600×1600mm。注浆锚杆滞后迎头30～50m进行注浆，注浆锚杆注浆压力不小于3Mpa；巷道一排布置3根注浆锚索，注浆锚索采用φ25×6300mm中空注浆锚索，间、排距：2000×3000mm。注浆锚索滞后注浆区域10～20m施工并及时注浆，注浆锚索注浆压力不小于5Mpa。

4 锚注加固承载原理

1）注浆加固后，改善了松软岩层的物理和力学状态。注浆固化后，不仅充填和封堵围岩的裂隙，同时松软围岩被胶结成整体，提高了松软岩体的承载能力；可较好的适应高应力及特殊地段巷道的支护需求。

2）多层组合拱结构的可靠性与承载能力显著提高。注浆充填围岩的裂隙，可形成多层有效组合拱结构，共同承载，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。因此锚注结构形成的组合拱厚度远大于单一支护形成的压力拱，减小了作用在巷道围岩中应力和塑性变形，实现了控制巷道变形的目的，从而保证巷道整体支护结构的稳定，实现对松软围岩的有效约束，发挥松软、破碎围岩的结构效应。因此“锚锚索喷注”支护方案具有特有的支护特性，主要体现在具有较好的整体性、稳定的结构性及较高的承载能力和较强的让压与抗变形能力上。

5 结论

1）针对特殊地段及复杂地质条件下，不稳定巷道围岩，应从结构性、有效性和时效性出发，综合运用“锚锚索喷注”支护技术，整体让抗压支护技术、围岩加固技术，可实现对巷道围岩变形的有效控制。

2）特殊地段经注浆加固后，其力学性能明显提高，围岩变形速度日趋平缓，即达到稳定支护；巷道水平收敛量速度小于0.05mm/d，垂直收敛量速度小于0.05mm/d；表现出较高的整体承载和抗变形能力，适应深部高应力和复杂工程与地质条件的要求；没有进行锚注加固的巷道，其变形量较大，且炸皮、放线，掉浆皮，底鼓等现象较为突出。

3）“锚锚索喷注”支护技术在高应力和特殊地段软岩巷道加固方案选取合理，施工工艺简单，有效控制了巷道变形，避免了施工队伍对后路进行反复修，提高掘进单进，具有一定的安全经济效益和推广应用前景。

参考文献：

[1]大断面软弱煤帮巷道注浆加固支护技术[J]. 杨仁树，薛华俊，郭东明，李涛涛，何天宇，高宗明. 煤炭科学技术. 2014（12）

[2]深部巷道注浆加固浆液扩散机理与应用研究[J]. 刘泉声，卢超波，刘滨，刘学伟. 采矿与安全工程学报. 2014（03）

[3]煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势[J]. 康红普，冯志强. 煤矿开采. 2013（03）

作者简介：

叶茂林（1979.01-），男，汉族，安徽怀远人，本科，助理工程师，主要从事煤矿技术管理工作。