深部高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)

1 工程概況

一礦北三風(fēng)井井筒地面標(biāo)高+125m，井筒落底標(biāo)高-950m，垂深 1075m。-950m 水平東回風(fēng)石門(mén)設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(zhì)泥巖，巖石傾角5～9°，南高北低，屬于典型的深部高應(yīng)力軟巖巷道。

2 支護(hù)方案分析

針對(duì)深部軟巖支護(hù)難題，我集團(tuán)公司多次組織設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工等單位技術(shù)人員深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行討論，確定了以注漿為核心的多種聯(lián)合支護(hù)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。下面以平煤股份一礦-950m 水平東回風(fēng)石門(mén)為例，詳細(xì)介紹我們采取的三種支護(hù)方案。

2.1 錨網(wǎng)噴+錨索+壁后注漿+36U 金支a.施工工藝：該支護(hù)方案施工順序?yàn)椋哄^網(wǎng)索噴支護(hù)成巷→前移耙斗機(jī)→在耙斗機(jī)后進(jìn)行深淺孔壁后注漿→注漿完成后進(jìn)行 36U 金屬支架支護(hù)。

b.優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

優(yōu)點(diǎn)：施工組織上可以實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，即工作面錨網(wǎng)索噴與耙斗機(jī)后的壁后注漿、36U 金屬支架支護(hù)平行作業(yè)互不影響；

缺點(diǎn)：增加 36U 金支支護(hù)屬于被動(dòng)支護(hù)方式，不利于圍巖應(yīng)力變化重新分布，易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，如金支的腮部、墻部等支護(hù)弱面；如果巷道變形破壞需要維修時(shí)，安全隱患及施工難度較大。

c.支護(hù)效果分析

初期支護(hù)狀況較好，滿足了支護(hù)及安全要求；但是隨著礦壓的持續(xù)作用，該段巷道出現(xiàn)錨索切斷以及 U36 金支變形現(xiàn)象，從該段巷道支護(hù)情況分析，增加 U36 金支支護(hù)滿足不了現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)要求。

2.2 多次錨網(wǎng)索噴+壁后注漿+中空注漿錨索

a.施工工藝：該支護(hù)方案施工順序?yàn)椋阂淮五^網(wǎng)索噴支護(hù)→耙斗機(jī)后壁后注漿→巷道拱部二次錨網(wǎng)噴支護(hù)→中空

注漿錨索支護(hù)。

b.優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

優(yōu)點(diǎn)：各主要工序可實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)；二次錨網(wǎng)支護(hù)僅對(duì)巷道拱部增強(qiáng)支護(hù)，有效增加了巷道支護(hù)強(qiáng)度；采用中空注漿錨索與壁后注漿相結(jié)合，形成了 3m 及 7m 兩層注漿加固支護(hù)結(jié)構(gòu)體；中空注漿錨索通過(guò)注漿后形成全長(zhǎng)錨固，抗剪切能力強(qiáng)。

缺點(diǎn)：支護(hù)工序多，支護(hù)周期長(zhǎng)，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(wǎng)支護(hù)必須搭設(shè)工作臺(tái)作業(yè)，存在臺(tái)上作業(yè)與臺(tái)下行人行車(chē)交叉頻繁，施工安全隱患大；對(duì)超過(guò)中空注漿錨索注漿加固范圍的深部圍巖變形無(wú)法控制。

c.支護(hù)效果分析

該支護(hù)方案既有對(duì)頂板及兩腮的針對(duì)性補(bǔ)強(qiáng)措施，又有相對(duì)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(zhǎng)錨固作用具有較強(qiáng)的抗剪切能力。2.3 錨網(wǎng)索噴+中空注漿錨桿+注漿組合錨索a.施工工藝：該支護(hù)方案施工順序?yàn)椋阂淮五^網(wǎng)索噴支護(hù)→耙斗機(jī)后進(jìn)行中空注漿錨桿支護(hù)→注漿組合錨索支護(hù)。

b.優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

優(yōu)點(diǎn)：各主要工序可以實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)；最大程度優(yōu)化一次支護(hù)工作量，并達(dá)到支護(hù)效果，可有效增加施工速度；中空注漿錨桿代替注漿管，同時(shí)起到注漿加固圍巖及錨桿支護(hù)作用；注漿組合錨索可對(duì)圍巖 15.5m 范圍內(nèi)超深錨固，預(yù)留5m 自由端以適應(yīng)圍巖的塑形變形；通過(guò)錨索束孔注漿加固10m 范圍內(nèi)的圍巖，對(duì)深部巖層裂隙進(jìn)行充填加固；可實(shí)現(xiàn)對(duì)深部圍巖的支護(hù)，進(jìn)一步提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)承載區(qū)，由淺及深較好的控制了圍巖變形，保證了支護(hù)效果。但是注漿組合錨索必須及時(shí)施工，否則一次錨網(wǎng)索支護(hù)強(qiáng)度滿足不了巷道變形速度，易造成變形破壞。以上三種支護(hù)方案支護(hù)參數(shù)為：錨桿均采用Φ22×3000mmKMG600 型左旋無(wú)縱筋高強(qiáng)樹(shù)脂錨桿，間排距 800×800mm；金屬網(wǎng)采用Φ6 鋼筋網(wǎng)；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(yīng)力軟巖巷道支護(hù)對(duì)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(wěn)定是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，期間圍巖不斷變形，反復(fù)的注漿加固圍巖可提高圍巖的抗壓能力。

3.2 實(shí)現(xiàn)深部高應(yīng)力軟巖巷道厚壁支護(hù)一是采用全長(zhǎng)錨固，增加圍巖自承圈厚度，實(shí)現(xiàn)厚壁支護(hù)；二是進(jìn)行錨索加固，由于錨索長(zhǎng)度 8m，能夠深入到深部較穩(wěn)定的巖層中，錨索對(duì)被加固巖體施加的預(yù)緊力高達(dá)250kN，限制圍巖有害變形的發(fā)展，改善了圍巖的受力狀態(tài)，增加圍巖自承圈厚度，實(shí)現(xiàn)厚壁支護(hù)；三是注漿組合錨索加

固，注漿組合錨索可對(duì)圍巖 15.5m 范圍內(nèi)超深錨固，預(yù)留 5m自由端以適應(yīng)圍巖的塑形變形，實(shí)現(xiàn)厚壁支護(hù)。

3.3 減少?lài)鷰r的破壞，增大圍巖的強(qiáng)度，提高圍巖自承能力一是推廣聚能管光面爆破，減少?lài)鷰r震動(dòng)，控制圍巖環(huán)向裂隙，盡量保持圍巖的整體強(qiáng)度；二是盡量保持巷道周邊的光滑平整，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)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(kāi)采發(fā)展，由于深度的不

斷增加，地應(yīng)力的作用表現(xiàn)得越來(lái)越明顯，常規(guī)的支護(hù)手段表現(xiàn)的不適應(yīng)性，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)了極大的困難，因此，如何解決深部礦山的高應(yīng)力軟巖的支護(hù)問(wèn)題己經(jīng)成為學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的前沿性課題之一。