深井软岩巷道二次锚网索支护技术 周启龙

深井软岩巷道二次锚网索支护技术周启龙

发表时间：2019-05-09T11:38:21.210Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：周启龙[导读] 如今随着开采范围、深度规模逐渐扩大，深井软岩巷道的维护问题，已逐渐成为了影响矿井下高效作业的一个重要影响因素。

山西省太原市美锦集团锦富煤业山西省太原市 030402 摘要：经对大量的现场实际测评资料数据的分析，对软岩巷道区域的拉压变形机体制，及运用在张拉区域变形和压缩区域的自身承受能力的原理，针对不同的深井软岩巷道的不同尺寸的压缩、张拉域，结合实际情况，采取了结合锚杆群和深锚的作用，采取对锚喷网支护试验的方法，进一步研究了深井软岩巷道不同锚喷网支护技术的参数计算以及选择研究。

关键词：软岩巷道；锚喷网二次支护

如今随着开采范围、深度规模逐渐扩大，深井软岩巷道的维护问题，已逐渐成为了影响矿井下高效作业的一个重要影响因素。软岩巷道锚喷网支护问题一直困扰着矿井的发展脚步，增加了矿井巷道失修率增高，维护工作困难的局面，并延长了施工工期。虽然现国内外都已展开了关于此项工作的开展，但还处于摸索研究的阶段。因此，有关此项科研工作者和专业工程技术人员，不断进行大量的研究试验工作，研究了一系列的关于深井软岩巷道锚喷网支护技术，如中性点支护分析、松动圈分析、锚喷网支护、可伸缩U型钢支护、锚喷网大弧板支护的分析等。其中锚喷网支护技术更先进合理些，但若想真正掌握这一技术，还需要做大量的工作，本文系统的将对锚喷网的支护原理做进一步研究。

一、二次支护

巷道开挖后，围岩由三向应力状态变为二向应力状态。在施工给予初次支护后，围岩由于弹性能和塑性能的作用，产生膨胀压力，进行应力的重新分配，从而重新达到新的三向应力平衡状态。在此阶段巷道围岩变形量较大，达到一定程度而初次支护阻力无法继续维持巷道围岩应力平衡时，巷道就比人受到破坏，此时必须进行二次支护，提供新的支护阻力，否则巷道变形到一定程度便会发生片帮冒顶现象。

二、巷道变形特点及原因分析

2.1变形破坏特点

（1）因为锚杆支护参数同围岩不匹配，难以及时形成有效的耦合支护；同时支架后存在较严重的空顶和空帮现象，支架受力性能较差，相对地降低了巷道支护结构的承载能力，影响了巷道的整体稳定性，造成支架出现偏转、折曲、扭曲、形成尖顶等各种变形破坏方式，所以该种支护方式并未能很好地满足巷道的支护要求，出现了不同程度的变形和破坏。巷道的变形主要以顶底收敛和两帮内移为主，部分地点底脚收敛变形量在1～2月内达1000mm以上。（2）由于巷道所处位置围岩大部分为泥质胶结，对水比较敏感，导致部分地段巷道围岩因为水的影响，岩体泥化现象明显，造成局部巷道的变形破坏现象相对更严重，顶底收敛和底角内移显著，也严重影响了巷道支护结构的整体稳定。（3）变形破坏后的巷道围岩，其主要特征是软弱、松散和破碎，且软化和泥化现象显著，使得围岩的力学特性显著降低和弱化，承载能力极低，从而无法实施有效的主动支护等加强支护手段，加剧了巷道后期的变形破坏。

2.2变形破坏原因分析通过对回风石门原锚喷网支护失稳破坏表现出的底鼓、两帮内移严重和拱顶离层现象分析，主要包括以下几方面因素。（1）围岩承载能力较低是巷道失稳的主要原因。由于巷道断面所处围岩松软破碎，其围岩整体力学性能较差，巷道所处岩层的围岩强度较低。

（2）水的影响。由于巷道所处位置围岩大部分为泥质胶结，对水的作用非常敏感，岩体遇水泥化现象十分明显。而巷道在掘进过程中，掘进头的水量非常丰富，使得围岩遇水即破碎成泥，锚杆无法锚固，地下水的存在，一方面使已松散破碎的岩体泥化，而出现流变现象，另一方面使得较大块度的岩石出现软化，大大降低了岩块的强度和承载力，加剧了围岩裂隙的发育程度，从而形成恶性循环，使得岩体特性显著劣化，无法满足巷道支护的要求。底板水造成局部底鼓的破坏现象严重，再加上底板没有支护，底角内挤显著，影响巷道支护结构的整体稳定，因此，巷道围岩地下水的作用显著降低了支护结构的承载能力，这是造成巷道发生严重变形破坏的关键因素。

三、二次支护原理与技术高应力软岩巷道变形是非线性的，巷道掘进后，其深部围岩的变形移动可分为3个阶段：变形剧烈阶段；变形平缓阶段；相对稳定阶段。基于以上的变形特征，一次支护方式采用锚网喷支护，可延伸锚杆既能适应掘巷初期巷道变形速度大的特点，又能加固巷道围岩，控制围岩破裂的扩展。锚杆加固区内围岩逐渐形成具有自承能力的挤压拱结构，能承受外部岩体地压阻止其变形。锚网、喷浆对围岩进行封闭，防止围岩风化和剥落，有效提高了锚杆支护能力，增强了围岩支护结构体的承载能力。二次支护存在支护的时机问题，支护太早，巷道周围岩体内的巨大塑性变形能得不到释放，就作用在支护体上，造成巷道不稳定。支护太晚，就会使围岩内裂隙发展，导致巷道变形过大而使整个巷道失稳。二次支护采用锚注支护，增强围岩强度和整体稳定性。

四、优化锚网索喷支护参数（1）提高支护锚杆强度，增加锚杆长度，确保锚杆打到稳定岩层，并能够有效支护。支护锚杆Φ20mm×2500mm高强左旋无纵肋筋螺纹钢锚杆，提升到采用Ⅳ级锚杆专用螺纹钢加工M24-Φ22mm×2800mm高强左旋无纵肋筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为600×600mm。（2）加强光爆成型，减少爆破对围岩的破坏。采用光面爆破，预留光爆层，二次爆破。实行中空爆破。爆破时留周边眼不装药，用风镐刷掘，以减少对围岩的破坏。（3）采用U36可缩型钢支架支护滞后掘进迎头50～60m采用U36型钢支架，支架铺金属网喷射C20混凝土封闭，支架排距1000mm；金属网规格900mm×1700mm，喷射厚100～150mm，保证覆盖围岩、型钢支架的翼缘及金属网，并为实施壁后注浆加固创造条件。（4）及时治理巷道底鼓

当整个支护体系形成以后，就能够保持整条巷道较长时间的稳定性。底板由于经过一次卸压，减轻两帮的压力，使得巷道形成以后，两帮能够保持稳定而不至于发生严重的变形和内挤现象；考虑滞后掘进工作面100～150m进行底板的二次起底与支护施工。卧底达到设计断面后，喷浆封闭底板围岩，铺设底层钢筋网，安装底板梁，再铺设面层钢筋网，然后浇灌混凝土，形成底板反底拱。底板反底拱：矢跨比为1：6，拱厚为400~450mm，配双层钢筋网，底层钢筋网与帮角初次支护钢筋网相连；底板梁采用U36型钢制作，排距与支架排距一致，并与顶帮支架相连形成一体；上层钢筋网可在后期与二次支护钢筋网相连，然后再用混凝土浇灌。

（5）注浆充填加固围岩

全断面布置注浆管，喷射混凝土时候预埋注浆管，注浆管规格Ф25mm×500mm，保护好注浆管孔口螺纹，喷层厚度80～100mm；注水泥-粉煤灰双液浆液，水灰比控制在0.8～1.0，粉煤灰：水泥用量为1：1，注浆压力控制在2.0～3.0MPa，尽量扩大浆液的扩散范围，首次注浆结束48h后，再从注浆管内套孔复注。眼孔深度不少于2.0m。

五、结论

软岩巷道锚喷网支护是目前主要的有效支护方法。在深井软岩巷道工程的实施过程中，区域拉压是导致变形的重要因素之一，在对巷道做完第一次支护后，应留有大概两个月的时间，让围岩的压力充分释放，再对巷道做第二次支护。采用锚喷网支护方式时，可将锚杆悬吊和喷网的整体作用充分发挥，是目前对软岩巷道稳定与安全维护较好的支护方法。在对支护设计时，对基础研究资料的分析必须重视，在分析中，结合实际施工操作，随时将支护结构的不足之处加以改正、并调整，以获得在软岩巷道锚喷网支护的最佳效果。

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