软岩巷道支护方式的选择与应用

软岩巷道支护方式的选择与应用

摘要：根据宝泰隆煤矿地质构造复杂、岩石松软破碎、围岩遇水泥化等特点，选择不同劫掠形式，满足了支护要求，保证了巷道长期稳定及安全施工。

关键词：软岩巷道；支护形式；联合支护

宝泰隆煤矿设计生产能力45万t/a，主井净直径φ4.5m，副井净直径φ5.0m，深571.5m，表土层厚458.5 m，冻结深度488m，基岩段55m。地面标高+27.5m。井底车场位于-480m水平。岩性以粉砂岩为主，紫红色粉砂岩，夹灰绿色、参差状断口，夹薄层状、条带状、团块状泥岩，水平纹理及交错层理，裂隙较发育，被方解石、泥质充填，局部见泥质包裹体，强度很低。由于巷道距表土层较近，且断层及次生断层较多，给掘进支护带来困难。巷道掘进后，

围岩变形快，矿压显现明显，流变性显著，岩石遇水泥化。该矿通过与科研部门合作及施工

实践，根据不同地质条件，采用了多种支护形式，满足了支护要求，收到了较好效果。

1 巷道支护方式选择

-480m水平井底车场及相关巷道施工后，大部分出现不同程度的破坏现象，经过分析与研究

确定，先对破坏段喷砼封闭，然后经过一段时间应力释放，同时进行矿压观测，根据观测的

结果，进行优化二次支护方案，适时进行二次支护，收到较好的支护效果。

1.1 锚网喷支护。锚网喷支护利用围岩自身的强度及改善围岩的性状，以达到围岩的稳定。

它是一种及时、柔性支护，能控制和适应围岩变形，使用范围广，应用效果好。特点是及时

封闭、防止风化、工艺简单。锚网喷支护在济西矿大部分巷道施工中采用。井底车场锚网喷

支护的巷道，第一次支护后，出现不同程度开裂炸皮，喷层脱落等破坏现象。为保证安全，

把开裂炸皮砼处理掉后，喷一层50mm砼，通过3～4m应力释放，待围岩基本稳定后，进行锚网喷二次支护。经过1年多观察，未发现破坏现象。

支护参数：锚杆φ18mm×1800mm，间排距800mm×800mm，喷厚100mm，喷射砼标号C20，全断面挂网，金属网规格φ6.5mm×1750mm×950mm，网格100mm，搭接150mm。

1.2 锚网喷棚注联合支护。U型支架支护，预留一定可缩空间，承载能力大，适用于软岩及

断层破碎带。该支护形式充分体现先让后抗，抗让结合的软岩支护原则。在巷道基本稳定后

再进行注浆壁后充填，以保证巷道长期稳定。掘进后先进行锚网喷支护，根据矿压观测变形

规律及周期来压时间，尽量避开应力剧烈组合期，适时进行U型支架支护。

（1）外层支护。锚网喷支护，锚杆φ18mm×1800mm，喷厚100mm，锚杆间排距

750mm×750mm，800mm×800mm，喷射砼标号C20。（2）支架网支护。29U型钢支护，棚

距750mm，搭接500mm，每个搭接用2个卡缆固定，棚拉杆用φ6螺纹钢加工，每棚配拉杆

6道，棚外铺金属网；网紧贴U型支架并固定，网规格1750mm×950mm×φ6.5mm，网格

100mm×100mm，网搭茬150mm，棚外间花背背板，背板规格：l300mm×100mm×50mm，棚

内喷保护层25mm封闭。

1.3 锚网喷砼注联合支护。掘进后先进行锚网喷一次支护，再适时进行砼二次支护。砼支护

承载能力大，但初期强度低，让压性能小。解决方法：一是放大掘进半径，二是在碹体外采

用软填充，以减缓应力对碹体破坏。软充填方法是在砼与岩面之间用碴子袋填碹或是铺设

50mm聚苯乙烯泡沫塑料板缓冲层。为保证设计断面，净断面放大50~100mm。最后在岩石

基本稳定后，根据矿压观测结果，适时进行壁后注浆充填。锚网喷砼联合支护在胶带机硐室、水仓、泵房、变电所等工程实际应用中，取得了较好的效果。

1.4 锚杆锚索锚注联合加固支护。锚索锚固深度大，承载能力强，可施加预紧力。它是把锚杆、砼形成的加固拱悬吊于深部稳定岩层，提高围岩强度及稳定性，以达到巷道的长期稳定。

由于地质原因副井马头门、水仓、等候室、胶带机头硐室泵房等砼工程，不同程度出现破坏

现象。通过采用锚杆、锚索、锚注联合支护形式进行加固，收到较好效果。

锚索选用φ17mm×8100mm的钢铰线制作，每根锚索均用4支Z3560型专用树脂药卷锚固，

锚索托盘用厚20mm钢板，长度600mm，宽200mm，锚固段长度2m，锚索张紧力不低于

20t。

注浆锚杆选用：锚杆φ32mm（M30）冷轧无缝钢管，壁厚6~8mm；锚杆长度2000~3000mm；锚杆间距1800mm，排距1600mm；与锚索呈梅花形间隔布置。高强锚杆φ28mm×4000mm，20MnSi（16Mn）左旋螺纹钢；锚杆间距700~900mm排距1 600mm。

2 问题探讨

2.1 合理选择层位及巷道布置对巷道的影响。宝泰隆矿井底车场布置水平距表土段仅50余米，且多处位于断层破碎带，给井巷施工及支护带来困难。井底车场乘人车线、5号交岔点、水

仓上车场、泵房等均位于断层破碎带。以上巷道在开挖后，由于径向荷载作用，打破原岩三

向受力状态，造成顶板下沉、帮部位移、底鼓等破坏现象。乘人车线原支护为锚网喷槽钢支

架支护。该段破坏比较严重，破坏形态为支架腿收敛内移：扭曲，折断、拱部破坏后形成尖

桃状，帮部最大位移1320mm，底鼓量870mm。

井底车场布置密度大，如等候室、变电所、泵房等均为方块形布置。掘进时易产生多次扰动，造成部分巷道变形破坏。因此合理选择巷道层位和巷道布局是巷道稳定的重要因素之一。

2.2 二次支护时间的确定。对于软岩及构造应力巷道，单一的支护形式是不能满足支护要求的，应采取合理的二次支护进行加固。二次支护加固形式及时间应根据一次支护后矿压观测

数据、围岩的流变情况及巷道所处的地质条件来确定。宝泰隆矿井底车场乘人车线、5#交岔

点及水仓上车场由于处于断层破碎带，在一次支护后通过3~4m的应力释放后进行锚网喷棚

注二次加固支护，而对于其它无地质构造带，则采取锚网喷支护二次加固，经过1a观测巷

道基本趋于稳定，未出现破坏现象，取得了较好的技术经济效果。

2.3 巷道预留变形空间的确定。巷道在开挖时预留一定变形空间，变形空间包括掘进断面及

净断面。变形空间大小应根据现场实测位移量来确定。砌碹巷道在初次支护至原设计支护体

之间采用碴袋填碹及泡沫板软充填，一方画给软岩巷道提供一定变形空间，另一方面围岩变

形压力不直接作用于尚未达到设计强度的砼碹体上，保证砼支护受力状态，提高支护强度。

设计净断面预留变形空间目的：一方面变形后能保证设计断面；另一方面为二次加固预留空间。主排水泵房掘进半径放大250mm，壁后充填采取了碴袋填碹及聚苯乙烯泡沫板。而净断面没有预留变形空间，在支护体变形、收敛、位移后，造成原设计变小，影响安装及加固。

水仓在掘进及净断面均预留了变形空间，在加固及巷道位移后基本保证设计断面。轨道石门

由于地质条件较复杂，净断面半径放大100mm，可变形量较大，在巷道掘进到轨5点前

30~80m处时，经实测顶板下沉量25.0mm/d，帮移进量11.3mm/d，底鼓量14.4mm/d。经实

测表明，原预留100mm变形空间不能满足现场条件要求，因此预留变形空间应根据现场实

测数据来确定，根据不同情况预留不同的变形空间。

2.4 爆破后超欠挖对巷道稳定的影响。由于爆破所出现凹凸不平现象，仅按设计达到喷浆厚

度是不能满足支护要求的，因为爆破所产生的超欠挖部分，容易引起应力集中，导致受压破坏。采取风镐修饰、整形及喷砼衬平，使支护体均匀承载，能够提高围岩的自稳能力。

2.5 底鼓对巷道稳定的影响。巷道底鼓是影响拱墙稳定的重要因素之一。巷道底鼓后造成水

沟破坏，墙体及基础位移，影响拱部的稳定继而造成顶板下沉、冒落。控制底鼓采取了以下

措施，取得了较好的效果：①及时开挖水沟避免巷道积水；②墙基处下扎50度施打2排加

固锚杆；③地压较大时应采取反底拱；④架棚段棚腿处采取双锚杆配钢垫板加固棚腿；⑤

底板注浆加固等措施。