动压影响下软弱泥岩顶底板巷道支护技术研究

宋沛鑫

【摘 要】 动压影响下软弱泥岩顶底板巷道存在围岩变形量严重问题，制约矿井正常生产。本文在对巷道原支护参数进行详细分析基础上，认为在动压影响下的泥岩顶、底板巷道未对底板进行加固从而引起底鼓量过大是造成巷道围岩变形量过大主要原因。提出采用以锚注技术为核心的巷道支护优化方案，并具体对巷道支护参数及施工工艺进行阐述。现场应用表明，优化后的巷道支护措施有效对巷道围岩进行控制，底板底鼓量控制在10mm以内，确保了巷道使用安全。研究结果可以为类似情况下的其他矿井巷道围岩控制提供一定借鉴。

【关键词】 动压;软岩;巷道支护;围岩变形;底鼓;锚注

【中图分类号】 TD353 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）01-0007-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

巷道围岩控制是煤矿安全生产的重要保障。动压影响下，巷道塑性区范围增加，围岩变形加剧，当巷道顶、底板岩性为软弱泥岩时，容易出现巷道底鼓量过大导致围岩控制困难问题。

文中根据矿井现场实际情况，对巷道原采取的围岩控制措施存在问题进行分析，并针对性提出以锚注技术为核心动压影响软弱泥岩巷道围岩控制技术，并取得显著应用效果。

1 工程概述

山西某矿开采2号煤层，厚度2.9m，埋藏深度平均420m，煤层直接顶为泥岩-砂质泥岩（厚度4.2m，f=2.3～3.5）、基本顶为砂岩（厚度6.5m，f=7.3～8.4），底板为泥岩（厚度4.5m，f=2.1～3.0），具体煤岩柱状图见图1。

+380水平轨道巷设计长度为3600m，掘进至2750m时，巷道开始受到南一采区2106回采工作面采动影响，虽然留设超过20m护巷煤柱，但是采动压力影响仍较为明显，加之巷道围岩岩性弱化，导致巷道顶、底板，巷帮出现一定的变形，变形量在160mm～380mm，局部区域围岩出现脱落、开裂。具体的巷道围岩变形破坏特征表现为：巷道表层喷射的厚度在200mm混凝土层率先出现开裂、掉落，具体见图2;护巷煤柱帮巷帮变形量最大达到2680mm，底板底鼓量达到2400mm，平均为1800mm;巷帮收敛量平均达到1690mm。

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2巷道支护优化

2.1原巷道支护参数

+380水平轨道巷设计断面为矩形，掘进断面宽×高=5540mm×4320mm，净宽×高=5300mm×4200mm。巷道原支护采用联合支护方式，具体锚杆、锚索支护参数见表1，支护方式见图2。

顶板锚杆支护配合采用钢筋桁架补强，桁架采用直径12mm钢筋焊接而成，长度为5250mm，宽度为80mm;巷帮采用W钢板护壁。顶板及巷帮均铺设钢筋网，长×宽为1540mm×940mm。

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2.2原支护存在问题分析

+380水平轨道巷埋深在420m左右，巷道顶、底板岩层均为岩性软弱砂质泥岩、泥岩，2号煤层本身硬度也不高。巷道支护时未考虑侧向的采动压力影响，同时支护仅仅考虑顶板、巷帮，未对底板泥岩进行加固，造成后期在采动压力、软压蠕变影响下，底板出现较大底鼓，导致巷帮支护结构承载点发生变化，支护体系支撑力不能满足围岩稳定性控制要求，从而致使巷帮收敛量增加，顶板出现破坏。

2.3巷道支护优化

2.3.1支护设计

设计的试验段长度为200m，支护形式为：锚网索+注浆+锚注+喷浆方式，即在原有的巷道支护基础上强化对底板泥岩控制，并增强巷帮、顶板支护强度，实现控制围岩变形目的。具体在对巷道断面修整后，即刻对巷道顶、底板以及巷帮喷射厚度在100mm、强度为C25混凝土层，实现封闭巷道周边软弱泥岩，防止在淋水作用下出现泥岩风化、膨胀等;在巷道顶板、巷帮增设自进式锚杆（型号为：ZJS25，规格为：25mm×2500mm），通过注浆实现对顶板、巷帮围岩补强加固，顶板、巷帮自钻式锚杆间、排距分别为1500mm×1600mm、1800mm×1600mm。在巷道底板施工自进式锚杆（型号为：ZJS25，规格为：25mm×2500mm），锚杆间距为2500mm×850mm，靠近巷帮的两个锚杆外插角均为15°。具体支护方式见图3。

2.3.2支护工艺

巷道扩面支护工艺与原巷道支护工艺类似，对巷道断面进行扩展后，首先在巷道顶底板、巷帮喷射厚度50mm、强度C25混凝土，以便对围岩进行控制，同时方便注浆泵、钻机等施工机械布置。普通左旋锚杆施工完成4排后，开始施工自进式锚杆，每施工完成4排自进式锚杆后开始进行注浆。注浆浆液为水泥单液浆，顶、底板注浆压力控制在1.5～2.0MPa，巷帮注浆压力控制在1.0～1.5MPa。注浆完成后再喷射厚度50mm混凝土。具体的支护施工工艺流程见图4。

3巷道围岩变形监测

对巷道进行修整支护后，在+380水平轨道巷布置测点，用以监测巷道围岩变形，对巷道支护效果进行判定。具体布置2个测点，相距为50m，测点每隔1周记录一次，具体监测结果见表2。

从3.12～6.15时间段监测结果得出，1号、2号测点围岩变形量较小，均保持在安全变形范围之内。在整个监测期间，1号测点的围岩变形量较大，顶、底板变形量最大為16mm，以底鼓为主，底鼓量在10mm;巷帮变形量最大为14mm，以煤柱帮变形为主，变形量为9mm。巷道围岩变形量稳定在低位，不会对巷道后续的使用带来不利影响。

+380水平轨道运输巷在受到采动动压、围岩软弱条件下，采用传统锚网索支护方式对顶板、巷帮围岩进行控制，不能起到良好的围岩控制效果。现采用锚网索+喷浆+锚注方式，并对底板进行强化，有效控制巷道围岩变形，保证了巷道正常使用安全。这表明，在动压影响下围岩松软巷道采用注浆锚杆支护是一种有效的围岩控制措施，巷道具体支护时应根据围岩具体岩性，合理确定是否加固底板，对于底板松软岩层，采用锚注加固方式，可以有效避免由于底鼓引起的巷帮、顶板收敛变形。

4结论

根据+380水平轨道运输巷具体地质条件、受力环境，对巷道原采用支护参数存在问题进行分析，并具体对优化后的巷道支护方案进行阐述，采用锚注方式，并适当对底板进行加固，可以达到维护动压影响下泥岩顶、底板以及巷帮的围岩稳定目的。

通过对巷道支护参数优化，确保了巷道使用安全，避免了巷道围岩变形量过大导致采区生产中断问题，取得显著效益。

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