深部高應力軟巖巷道支護

1 工程概況

一礦北三風井井筒地面標高+125m，井筒落底標高-950m，垂深 1075m。-950m 水平東回風石門設計長度 359m， 凈 =25.64m2 ，S 掘 =29.7m2 。巷道距戊組煤頂板約 23m。巷道層位處在丁組煤與戊組煤之間，主要揭露巖石為泥巖或砂質泥巖，巖石傾角5～9°，南高北低，屬于典型的深部高應力軟巖巷道。

2 支護方案分析

針對深部軟巖支護難題，我集團公司多次組織設計、建設、施工等單位技術人員深入現場進行討論，確定了以注漿為核心的多種聯合支護方案，并進行實驗研究。下面以平煤股份一礦-950m 水平東回風石門為例，詳細介紹我們采取的三種支護方案。

2.1 錨網噴+錨索+壁后注漿+36U 金支a.施工工藝：該支護方案施工順序為：錨網索噴支護成巷→前移耙斗機→在耙斗機后進行深淺孔壁后注漿→注漿完成后進行 36U 金屬支架支護。

b.優缺點對比

優點：施工組織上可以實現平行作業，即工作面錨網索噴與耙斗機后的壁后注漿、36U 金屬支架支護平行作業互不影響；

缺點：增加 36U 金支支護屬于被動支護方式，不利于圍巖應力變化重新分布，易產生應力集中現象，如金支的腮部、墻部等支護弱面；如果巷道變形破壞需要維修時，安全隱患及施工難度較大。

c.支護效果分析

初期支護狀況較好，滿足了支護及安全要求；但是隨著礦壓的持續作用，該段巷道出現錨索切斷以及 U36 金支變形現象，從該段巷道支護情況分析，增加 U36 金支支護滿足不了現場支護要求。

2.2 多次錨網索噴+壁后注漿+中空注漿錨索

a.施工工藝：該支護方案施工順序為：一次錨網索噴支護→耙斗機后壁后注漿→巷道拱部二次錨網噴支護→中空

注漿錨索支護。

b.優缺點對比

優點：各主要工序可實現平行作業；二次錨網支護僅對巷道拱部增強支護，有效增加了巷道支護強度；采用中空注漿錨索與壁后注漿相結合，形成了 3m 及 7m 兩層注漿加固支護結構體；中空注漿錨索通過注漿后形成全長錨固，抗剪切能力強。

缺點：支護工序多，支護周期長，成巷速度慢；施工所需人員多，是正常施工人員配置的 2 倍左右；二次錨網支護必須搭設工作臺作業，存在臺上作業與臺下行人行車交叉頻繁，施工安全隱患大；對超過中空注漿錨索注漿加固范圍的深部圍巖變形無法控制。

c.支護效果分析

該支護方案既有對頂板及兩腮的針對性補強措施，又有相對壁后注漿控制范圍更深層次的圍巖加固；且中空注漿錨索的全長錨固作用具有較強的抗剪切能力。2.3 錨網索噴+中空注漿錨桿+注漿組合錨索a.施工工藝：該支護方案施工順序為：一次錨網索噴支護→耙斗機后進行中空注漿錨桿支護→注漿組合錨索支護。

b.優缺點對比

優點：各主要工序可以實現平行作業；最大程度優化一次支護工作量，并達到支護效果，可有效增加施工速度；中空注漿錨桿代替注漿管，同時起到注漿加固圍巖及錨桿支護作用；注漿組合錨索可對圍巖 15.5m 范圍內超深錨固，預留5m 自由端以適應圍巖的塑形變形；通過錨索束孔注漿加固10m 范圍內的圍巖，對深部巖層裂隙進行充填加固；可實現對深部圍巖的支護，進一步提高了支護結構的穩定性。缺點：注漿組合錨索施工工藝要求較高，安裝難度大，特別是注漿工藝操作不熟練易造成廢孔。

c.支護效果分析

錨桿、錨索、中空注漿錨桿與注漿組合錨索組成多層不同深度的支護結構承載區，由淺及深較好的控制了圍巖變形，保證了支護效果。但是注漿組合錨索必須及時施工，否則一次錨網索支護強度滿足不了巷道變形速度，易造成變形破壞。以上三種支護方案支護參數為：錨桿均采用Φ22×3000mmKMG600 型左旋無縱筋高強樹脂錨桿，間排距 800×800mm；金屬網采用Φ6 鋼筋網；錨索采用 1×19-Φ22×8000mm 鋼絞線，間排距 1600×1600mm，每排 9 根；采用Φ25×3000mm 中間注漿錨桿，間排距 1500×1500mm，每排 9

根；注漿組合錨索由 3 根 1×19-Φ22×16000mm 鋼絞線組成錨索束，間排距 2400×3200mm，每排 5 根，注漿采用水泥單液漿，注漿壓力控制在 7.0MPa。

3 深部高應力軟巖巷道支護對策

3.1 多次注漿增加圍巖的抗壓能力

巷道圍巖壓力趨于穩定是一個長期的過程，期間圍巖不斷變形，反復的注漿加固圍巖可提高圍巖的抗壓能力。

3.2 實現深部高應力軟巖巷道厚壁支護一是采用全長錨固，增加圍巖自承圈厚度，實現厚壁支護；二是進行錨索加固，由于錨索長度 8m，能夠深入到深部較穩定的巖層中，錨索對被加固巖體施加的預緊力高達250kN，限制圍巖有害變形的發展，改善了圍巖的受力狀態，增加圍巖自承圈厚度，實現厚壁支護；三是注漿組合錨索加

固，注漿組合錨索可對圍巖 15.5m 范圍內超深錨固，預留 5m自由端以適應圍巖的塑形變形，實現厚壁支護。

3.3 減少圍巖的破壞，增大圍巖的強度，提高圍巖自承能力一是推廣聚能管光面爆破，減少圍巖震動，控制圍巖環向裂隙，盡量保持圍巖的整體強度；二是盡量保持巷道周邊的光滑平整，避免產生應力集中。

4 結語

隨著我國對礦產資源需求的不斷增加以及淺部資源的逐漸減少和枯竭，采礦必然向深部開采發展，由于深度的不

斷增加，地應力的作用表現得越來越明顯，常規的支護手段表現的不適應性，給煤礦的安全生產帶來了極大的困難，因此，如何解決深部礦山的高應力軟巖的支護問題己經成為學術界廣泛關注的前沿性課題之一。