锚注技术在软岩巷道支护应用论文

锚注技术在软岩巷道支护中的应用[摘要]：近年来，随着矿山开采条件的日益复杂，所涉及的工程领域越来越多，许多矿区都存在着软岩巷道支护困难的问题，并成为影响矿区发展和矿井经济技术效益的主要因素之一。软岩巷道支护历来是巷道支护中的难题，本文通过对软岩巷道的特征分析，及支护原理和方法的论述，对开滦唐山矿业分公司8242外巷道支护方案进行了分析，并给出了相应的建议和措施，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

中图分类号：s688 文献标识码：s 文章编号：1009-914x （2012）12- 0177 -01

0 前言

随着矿山开采的范围的不断扩大，在巷道掘进时都遇到了大量的软岩层，特别是随着开采深度的不断增加，深部地压明显增大，加上开采条件愈趋复杂，给巷道的掘进与维护带来了很多的困难，传统的支护方式已不能满足特殊巷道的使用要求，为了满足生产需要，开滦唐山矿业分公司采用了一种更稳定、支护效果持久的支护方式——锚注技术，取得了良好的效果。

1 软岩巷道的特征

软岩巷道最明显的特征是地压显现比较剧烈，巷道维护困难，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，可以用

4个字来概括：松、散、软、弱。

2 巷道支护破坏原因分析

2.1 开发后围岩应力的变化

在巷道掘进过程中，由于巷道的岩性差，自承能力低。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，形成围岩的二次应力场，它决定着围岩稳定状况。而支护抗力不足以克服这些应力时，巷道支护就会引起变形和破坏。

2.2 巷道四周承载力不均匀

矿区的巷道围岩性质较差，自承能力较低，使u型钢支架的承载能力大幅度降低，受力条件急剧恶化，使巷道断面多呈现出“尖桃形”破坏。

2.3地质构造因素

软岩巷道区域地质构造复杂，揭示出矿区存在残余构造应力。在自重应力与构造应力双重作用下，导致巷道压力大，变形剧烈。

2.4 回采对围岩的影响

工作面频繁回采，造成近距离煤层群开采所产生急剧的、反复采空区老顶滑落和大面积来压、释放和冲击带来围岩所难以承受的增长数倍矿山的压力，使巷道支护受到强烈破坏。

3 锚注支护机理

锚杆支护最大的优越性在于能及时主动地支护围岩，但锚杆支护的锚固力很大程度上取决于岩体的力学性能。在深部高应力极软岩巷道，围岩的可锚性较差是造成锚杆锚固力低和失效的重要原

因。锚注新型支护技术巧妙地将锚杆和注浆技术结合起来，增强围岩的整体性，改变围岩应力分布，实现“锚注一体化”。在锚注技术应用中，可根据具体的围岩条件，选择如下相应的锚注支护体系：

3.1 锚、网、喷、注联合支护

用于围岩极为破碎的情况下，巷道掘进或翻修时，采用这种支护体系。

3.2 锚、网（带或绳）、梁、喷、注联合支护

这种支护体系是顶板采用锚、梁、喷支护，两墙采用锚、网（带或绳）、喷、注联合支护。主要是针对巷道顶板含有强膨胀性蒙脱石或顶板易滑落而采取的措施。

3.3 锚、带（绳）、喷、注联合支护

用锚杆固定钢筋带或钢丝绳、钢筋带或钢丝绳将单个锚杆联接起来，发挥群体锚杆作用，亦称“组合锚杆体系”，然后喷混凝土、注浆，进一步提高支护能力。

3.4 专门设计的支护体系

对于一些机电硐室或井筒相连的马头门等，不能全面翻修，只能一次性加固时，采用较大直径较长锚杆、较粗钢筋带与注浆锚杆注浆相结合的支护体系。

3.5 底臌处理

遇水泥化或无法在巷道底板打注浆孔时，一般都采用注浆锚杆或注浆锚杆与组合锚杆联合支护，能有效地提高底板强度，防止底臌或减小底臌量。另采用加长底角锚杆及底角注浆锚杆，也能有效

地控制巷道底臌。

4 锚注支护试验与应用

4.1 试验巷道工程概况

唐山矿业公司8242外巷道为十三水平的主要运输巷道。其埋深为820m。巷道位于8、9煤层及其底板岩层中，煤层厚度14m，煤层顶板为灰白色粉砂岩、灰色泥岩，煤层底板为灰色泥岩。顶底板岩性不稳定，层节理较发育。巷道断面为直墙半圆拱形。巷道原设计规格为4.8×3.2m。原巷道采用29u可缩性拱形支架进行支护，棚距为400mm，使用木背板密集插背。由于巷道底板为泥岩，局部地段还是煤层，根据岩石等级分类属于软岩，矿压显现明显，可缩性支架出现扭曲变形、内挤、局部失稳和下插底板等现象。严重部位出现崩卡缆，甚至支架折断。原巷道的套修周期为3个月。

4.2 支护方案和参数选择

以强韧封层、密贴封闭围岩，稳固注浆胶结节理发育的松散复合围岩体，不断提高围岩岩体强度、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，达到有效控制巷道变形的锚注支护体系。即先挑顶、刷帮到设计毛断面规格要求，再进行喷射砼，打锚杆、挂钢丝绳、再喷射砼、挂绳或网、复喷、注浆、复喷、复注的软岩巷道支护施工方法。（详见图1）

4.2.1 支护锚杆

根据工程类比法确定采用φ22 mm螺纹钢（高强）树脂锚杆，长度为2.0m、2.4m，每根使用2～3卷ck2333型树脂药卷，锚杆间、

排距700×700mm。

4.2.2 注浆锚杆

（1）顶、帮注浆锚杆：顶帮注浆锚杆规格为φ22mm、长度为1.8m、2.4m，采用6分黑铁管制作，壁厚4mm，杆体上顺序钻有φ

6mm注浆孔，封孔采用快硬水泥药卷。巷道全断面布置注浆锚杆，间、排距1500mm×1500mm。

（2）底角注浆锚杆：底角注浆锚杆规格同顶、帮锚杆，排距1500mm，下扎角度30°～45°，底角锚杆孔口低于底板100mm。

（3）复注锚杆规格为φ22 mm、长度为1.8m、2.4m，间、排距1800 mm×1800mm；视其围岩接近量而定。（注浆锚杆结构图见图2）

4.2.3 钢丝绳

采用4～6分废旧钢丝绳，按锚杆700×700mm间排距纵横布置，二次挂绳绳距可加密为350×350mm，并绷紧、压紧使其紧贴岩面。

4.2.4 喷砼

配合比为水泥∶红矸粉=1∶3，速凝剂占水泥用量3%～5%。初喷厚度80mm，复喷厚度70mm，再复喷厚度40 mm。

4.2.5 注浆参数

注浆机采用qb152型注浆泵，lj300型浆液搅拌机。注浆材料采用普通硅酸盐42.5#水泥，浆液水灰比为0.7：1～1：1，每孔注浆量按8～12袋水泥（每袋水泥50kg）的水泥浆液。注浆压力为1.5～

2.5mpa，最大注浆压力为2.5mpa，底角孔注浆压力可加到2.5～

3.0mpa。为了防止注浆在弱面浆液扩散较远，造成跑漏现象，在控