淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿 安徽淮北 234000
摘要：随着矿山开采深度的不断延伸，地质条件的日益复杂，大变形、大地压、难支护的问题成为影响矿区发展和矿井经济技术效益的主要因素之一，尤其是软岩巷道支护历来是巷道支护中的难题。本文以某矿岩巷锚喷支护优化改进实践为例, 介绍了通过优化岩石巷道锚喷支护设计，达到增强支护强度，提高工程质量，有效地控制了围岩变形，取得了良好的技术效果。
关键词：锚注技术；软岩；围岩；支护结构
0 前言
锚喷支护正已作为岩石巷道施工的主要支护方式，随着开采深度的不断增加，深部地压明显增大，深部围岩受高温、高围压、高空隙压力的影响，显现出类似软岩的的特点，地压显现比较剧烈，围岩自承能力差，易风化，变形量大，底鼓明显，遇水易膨胀，变形加剧，初期来压快，给巷道的掘进和维护带来困难。本文以淮北矿区某矿的底板抽排巷锚喷支护优化改进实践为例，通过强化锚网支护，辅助注浆改善围岩，取得了良好的支护效果。
1 巷道工程概况
某矿底板抽排巷为综采工作面10煤层瓦斯治理工程，巷道设计全长1147.81m（平），层位在10煤和一灰之间，10煤层下20～47m（即一灰上39～13m），标高为-679.7m⊥～-630.0m⊥，该巷道无大的地质构造。煤岩层产状为：走向130°～170°，倾向40°～80°，倾角12°～20°。
巷道采用掘进机截割破岩。巷道断面为直墙半圆拱形，设计规格为4.6×3.5m，采用锚网喷进行支护。
支护参数：采用GM22/2400-490型高强螺纹钢锚杆进行支护，顶锚杆每眼配两卷K2550型树脂锚固，帮锚杆每眼配两卷K2950型树脂锚固。锚杆间排距：800×800mm 。
全断面铺设钢筋网，钢筋网采用φ=6mm钢筋加工，网格150×150mm，喷浆厚度100mm，砼强度C20。
2 巷道施工过程中存在问题
⑴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。这种情况导致巷道掘进过程中需要对巷道后路进行整治。
⑵根据上述问题，现场采取失修段重新进行一次锚网喷支护，然后在巷道拱基以上位置施工二次锚网补强支护。该支护方式实施后，能有效抑制巷道围岩变形，但是存在以下两点问题：一、巷道后路维护占用时间长，严重影响巷道正常作业；二、巷道围岩的变形导致巷道四周围岩存在大量裂隙及松散空间，为后期瓦斯治理工作带来隐患。
3 巷道支护破坏原因分析
⑴施工段岩性较差，自承能力较低。巷道掘进后，矿井埋深的重力、地质构造残余应力、软弱岩石膨胀应力等必然引起应力重新分布，且建立新的应力平衡需要一段时间，在应力从新分布阶段围岩变形速度快、变形量大。锚网喷支护一次到位，让压时间相对较短，致使原岩应力得不到释放，使其集中作用在支护体上，巷道始终处于受压变形状态，无法稳定。
⑵巷道分段结合面多，整体性差。由于巷道岩层分布不规律性，且岩性破碎，巷道成型差，超、欠挖现象较普遍，导致局部区域应力集中。巷道局部区域受力后容易沿分段结合面破坏，造成喷浆层开裂脱落、锚杆外锚失效，支护被破坏。
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⑶因岩性破碎，巷道成型差，巷道表面凸凹不平，致使锚杆托板不能有效地紧贴岩面，锚杆托盘与暴露围岩的接触为点线式接触，甚至不接触，从而使锚杆降低或失去对围岩的预应力，变为被动承载。
4 锚喷支护优化改进方案
从上述分析可知，提高围岩岩体强度、改变围岩应力状态，充分调动围岩自身承载能力，实现真正的主动、动态和立体支护体系，从而达到有效控制巷道变形的目的。因此，优化改进方案如下：
⑴优化一次锚网支护：锚杆规格由GM22/2400-490型高强螺纹钢锚杆变更为GM22/2800-490型高强螺纹钢锚杆，锚杆由每眼配两卷树脂锚固剂变更为三卷树脂加长锚固。一次支护时全断面采用钢筋网配合钢带护表，钢筋网采用φ=6mm钢筋加工，网格100×100mm，钢带型号为GDM200/2800型，垂直巷道中线布置。
金属网、钢带的主要作用是将一次锚网支护联成一个整体，钢带将锚杆单体支护别为联合支护，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提高喷射混凝土支护能力：顶板岩石破碎期间，迎头截割施工后先喷浆封闭围岩，初喷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采取注浆法改善巷道围岩：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布置7根注浆锚杆，注浆锚杆采用矿自制2.5m长中空注浆锚杆，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；巷道中顶及肩窝布置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。
⑷二次锚网补强支护：根据巷道支护后情况，合理选择时机及合理巷道区域，采用二次锚网喷补强支护。二次锚网支护锚杆规格为GM22/3000-490型高强螺纹锚杆，钢筋网配合钢带护表，钢带平行巷道中线布置。
⑸改进效果
①支护优化后效果明显，巷道围岩变形量小、喷层开裂现象基本杜绝，且注浆加固具有较强的适应能力，有效的提高围岩的凝聚力和摩擦力，提高了围岩的强度，充分发挥岩体的自身承载能力。
②注浆改善巷道围岩性质，充填围岩裂隙，为后期巷道进行瓦斯抽排提供保障。
5 结语
通过在Ⅱ1057底板抽排巷实验锚喷支护优化改进方案,取得了较好成效,有效的解决了传统锚喷支护存在的问题，提高了工程质量，增强了锚喷支护强度，杜绝了安全隐患与事故，降低了材料消耗，使煤矿岩石巷道锚喷支护更加科学、完善，具有广泛的推广应用前景。
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论文作者:陈诚
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/9
标签：巷道论文; 围岩论文; 锚杆论文; 注浆论文; 应力论文; 钢筋论文; 煤矿论文; 《防护工程》2019年12期论文;