软岩巷道联合支护技术应用研究

软岩巷道联合支护技术应用研究
赵云
【摘要】山西某矿二采区运输大巷在二1煤层下部软岩中掘进,巷道原采用锚网喷+U型钢的支护技术,存在巷道围岩变形量大,需要经常对巷道进行修整等问题,基于此,笔者在对巷道支护技术进行分析的基础上,提出采用锚网喷+U型钢+中空注浆的联合支护技术,现场实践表明,该联合支护技术能有效的保证巷道围岩稳定,巷道围岩变形量得到较好的控制,为矿井安全高效生产创造了有利条件.
【期刊名称】《化工中间体》
【年(卷),期】2019(000)003
【总页数】2页(P109-110)
【关键词】软岩巷道;联合支护;围岩变形
【作者】赵云
【作者单位】汾西矿业双柳煤矿山西 033300
【正文语种】中文
【中图分类】T
1.巷道支护技术分析
我国国内常用的软岩支护技术有料石砌碹支护，可伸缩金属支架支护、锚喷支护、联合支护及注浆支护等技术手段。

（1）砌碹支护：料石砌碹支护主要采用料石圆砌、离壁砌、干料石砌碹、条带砌
碹等。

砌碹支护本身可以形成一个连续的整体，可以对巷道围岩进行密闭，防治围岩风化，同时也具有防火、防水、通风阻力小等特点。

（2）金属支架支护：金属支架支护形式多样，根据支护成的形状可以分为圆形、椭圆形、方形、马蹄形等，又可以分为密闭性可伸缩金属支架及拱形可伸缩金属支架。

金属支架可以在井下各种巷道支护中应用，具有实用性强、支持强度大、可加工性好、可以重复使用等特点，但采用金属支架支护巷道的初期支护投入较大，金属材料消耗量较大。

（3）锚喷支护：锚喷支护主要有锚杆+喷浆、锚杆+喷浆+钢筋网、锚杆+喷浆+
钢筋网片+钢带等支护形式，锚杆形式有普通端头锚固锚杆、全段锚固锚杆、可伸缩锚杆、玻璃钢锚杆等，喷浆层可以分为柔性喷浆层及刚性喷浆层等。

锚杆支护是一种主动支护结构形式，可以有效的增加巷道周边岩层的强度、稳定性和支撑能力，锚杆和围岩构成一个完整的整体，共同作用维护巷道稳定，与金属支护相比能较大的节省支护费用，但是锚杆支护的参数不好确定。

（4）联合支护形式：联合支护由于具有效率高，支护效果好，费用低等特点，近些年来在巷道支护中被广泛应用，其主要的支护形式有锚喷+U型钢联合支护、锚喷+砌碹联合支护、锚喷+钢筋网+砌碹联合支护以及锚喷+钢筋网+砌碹+U型钢
的联合支护方式，预应力锚杆、锚喷、金属支架、砌碹、锚索相结合的联合支护方式。

近些年来，中空注浆锚杆由于可以增强周边围岩的粘聚力、抗剪强度及整体稳定性，在深井巷道及软岩支护中得到了较为广泛的应用。

2.工程概况
山西某矿主采煤层为山西组二1煤层，煤层平均厚度为2.8m，煤层平均倾角为8°，二1煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩。

底板主要为泥岩、粉砂岩。

井田内二1煤层的埋深大多是位于450～550m之间，二采区运输大巷布置
位于二1煤层下方20m处，除偶尔有穿层外大都采用顺层布置，巷道掘进揭露的
煤层为细砂岩、石灰岩及泥岩，巷道掘进断面面积为22m2，净断面为18m2，巷道支护方式为锚网喷+U型钢支护形式，由于巷道掘进岩层属于软岩，当受到回采工作面采动影响时，巷道围岩收敛较大，断面形状发生改变，影响巷道的正常使用，对巷道的后续修复工作又耽误回采工作面的正常推进。

巷道净宽度由4.4m缩小至3m、高度由4.2m变成3.5m，巷道净面积缩小近43%，巷道变形严重制约矿井
的安全高效生产。

3.软岩巷道支护设计
现场巷道变形具有巷道整体变形量大，底鼓明显、锚杆及锚索出现拉断或者崩断，管棚多处遭到破坏的特点。

根据巷道变形破坏特点，矿井井下实际地质条件，提出采用锚网喷+U型钢+中空注浆的支护方式。

为了增强巷道围岩的整体强度，降低
围岩掘进造成的松动圈半径，选用锚杆支护；为了增强巷道围岩的粘聚力及内摩擦角，选择壁厚中空注浆。

具体的巷道支护如下所示：
(1)锚杆支护参数设计
锚杆支护参数是根据悬吊理论，依据巷道的最大宽度及岩层强度确定，锚杆长度可以根据下式进行计算：
L=KH+L1+L2，其中L表示为锚杆长度（m）；K表示安全系数，一般取2；H
表示为冒落拱的高度（m）；L1为锚杆锚固段长度（m）；L2为锚杆外露端长度（m）。

根据该矿的具体情况，计算确定锚杆的长度为2.5m。

锚杆间距可以根据下式进行计算：a=[Q/(KHr)]1/2，式中Q表示为锚杆的锚固力；K为安全系数；H表示为冒落拱的高度（m）；r为悬吊岩层容重（kg/m3）。

根据矿井实际情况，计算得出a为1.587m。

根据上述计算结果，巷道支护时采用高强度螺纹钢筋锚杆，锚杆参数为
φ22mm×2600mm；锚杆间排距为800mm×800mm，采用型号为K3240树脂
锚固剂进行锚固，金属网辅助支护，具体支护设计如图1所示。

图1 锚杆支护参数设计示意图
图2 注浆锚杆布置示意图
(2)注浆参数设计
注浆泵采用型号为2ZBQ-30/3，最大注浆压力为30MPa，注浆材料采用普通硅
酸盐水泥与水玻璃的混合浆液，注浆采用DN23的中空注浆锚杆，锚杆长度为
1.8m，锚杆壁厚为3mm。

钻孔的注浆量可以根据下式计算取得：
Q=LAπβλR2，式中Q表示为钻孔需要的注浆量；L为加固区加固厚度，取2.2m；A为注浆液消耗系数（一般取1.3）；β为巷道围岩孔隙率（取9%）；λ为钻孔注浆液的充填系数（取0.8）；R为注浆半径（一般取2m）。

根据上述公式计算得
Q值为2.5设计的中空注浆锚杆的间排距为1500mm×2000mm，具体设计如上
图2所示。

(3)应用效果分析
巷道掘进采用锚网喷+U型钢+中空注浆锚杆联合支护后，巷道围岩变形得到较好
的控制，巷道顶板最大下沉量仅为180mm，底鼓量最大为220mm，巷道两帮变形量值均小于160mm，巷道从掘进支护到现在均未进行过修整，因此，表明联合支护技术在软岩巷道支护中可以取得较好的应用效果。

4.总结
软岩巷道围岩强度较低，周边岩层中含有大量的蒙脱石等易膨胀性矿物，巷道支护难度大，采用传统的锚杆+架棚支护不能保证巷道长期平稳运行，影响矿井的安全生产，因此，笔者根据矿井实际地质情况，在分析各种支护技术的基础上，提出采用锚网喷+U型钢+中空注浆的联合支护技术，并根据现场实际条件对支护参数进
行了设计。

工程实践表明，联合支护技术能较好保证巷道的稳定，为矿井安全高效生产创造了有利条件。

【参考文献】
【相关文献】
[1]王春荣,董攀.煤矿软岩巷道支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2018(10):41+53.
[2]李朋朋.深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D].山东科技大学,2017.。