深井软岩巷道卸压锚注支护技术实践

中国矿业第21卷

口孜东煤矿地面标高+27m ，一水平标高-967m ，属于真正意义上的千米深井。施工中发现，井底车场的主要巷道、硐室均处在节理裂隙极为发育的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩中,巷道支护异常困难，采用“锚网喷+锚索支护”仍不能有效控制围岩变形。为此,在口孜东煤矿利用锚注支护技术成功修复软岩巷道的基础上,对现有巷道和新掘软岩巷道提出了“锚网索喷+U 型棚+锚注”支护技术方案,有效控制了巷道围岩的剧烈变形,取得了良好的技术经济效果。

1工程概况

北翼回风石门（一）以7°方位角5‰坡度向前施工，拨门处标高-967m,巷道穿过泥岩、页岩、沙质泥岩等软岩层,设计断面为直墙半圆拱形,净宽5.8m,高4.8m,平均掘进断面20.4m 2。围岩由低强度、高膨胀、易崩解的泥岩和砂质泥岩互层组成,,属深井高应力节理化复合型软岩。

2卸压锚注的力学机制及其基本原理

软岩巷道因具有高应力、节理化、高膨胀等工程特征,巷道矿压显现为大地压、大变形,故难以支护。因此,软岩支护巷道必须允许软岩进入塑性状态,必须将其巨大的塑性能(膨胀变形能等)释放出来。塑性区的出现,改变了围岩的应力状态,围岩中切向应力和径向应力降低,减小了作用于支护体上的荷载;应力集中区向深层转移,减小了应力集中的破坏作用。应力集中区从岩壁向纵深转移,当应力集中的强度超过围岩屈服强度时,又出现新的塑性区。如此逐层推进,使塑性区不断向纵深发展。围岩卸压后,适时进行二次加强支护,才能以较小的支护投入取得理想的支护效果。为达到上述目的,选择最佳的一次支护形式最为关键。对一次支护的要求是:一次支护能使围岩在变形中卸压释放能量；围岩在变形中对支架的载荷可以控制,使围岩作用载荷始终小于支架工作阻力,不使支架失稳；不因围岩的无控变形而使围岩丧失强度而垮落，同时不因围岩过量的变形失稳加大二次支护的支护强度刚度。一次支护只有达到上述要求，才能使二次支护经济、合理、安

深井软岩巷道卸压锚注支护技术实践

倪龙鑫,李帅,李淞奎

（国投新集能源股份有限公司口孜东矿，安徽阜阳236153）

摘要:口孜东煤矿井巷属深井软岩巷道,为进一步探索有效支护形式,根据具体情况，利用卸压锚注支护技

术原理,对新掘软岩巷道提出了“锚网索喷+U 型棚+锚注”支护技术,优化了复杂变形机制下软岩巷道锚注控制方案,有效控制了巷道围岩的剧烈变形,取得了良好的技术经济效果。

关键词：深井软岩巷道；锚网索喷；U 型棚；锚注；复合支护中图分类号：TD353

文献标志码：B

文章编号：1004-4051（2012）zk-0394-02

Technology practice of relief bolting support in deep soft rock roadway

NI Long-xin,LI Shuai,LI Song-kui

(Kouzidong Mine,SDIC Xinji Energy Company Ltd.,Fuyang 236153,China)

Abstract:Kouzidong Mine belongs to soft rock roadway.In order to further explore the effective support form,the technical principles of the relief of bolting is used and the supporting technology of "Anchor network cable spray +U-shaped arch +Anchor"is put forward for the new soft rock roadway depending on the circumstances.The bolt-grouting control scheme of soft rock roadway under complex deformation mechanism is optimized.The severe deformation of the surrounding rock is controlled effectively.Better technical and economic effects are acquired.

Key words :deep soft rock roadway ；anchor network cable spray ；U-shaped arch ；anchor ；compound support

收稿日期：2012-04-14

作者简介：倪龙鑫（1986—），男，安徽淮南人，采矿助理工程师，2009年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现为口孜东矿综掘二队技术员。

第21卷增刊2012年8月

中国矿业CHINA

MINING MAGAZINE Vol.21,zk

August 2012

第21卷

全、可靠，以取得软岩支护的最佳效益。

锚网喷一次支护是在围岩裸露后及时进行锚网喷加锚索支护，在距掘进迎头60m时，进行架设U型棚支架。因掘巷后围岩应力重新分布,峰后形成应力集中,并产生支承压力,其峰值远大于围岩强度,使围岩产生巨大的塑性变形，其巨大的变形能作用在支架上，使支架产生集中载荷。当支架所受载荷远大于支架工作阻力时,支架就会收缩，围岩就能卸压,释放围岩变形,使围岩对支架载荷始终小于支架工作阻力,支架就不会失稳，能够保持正常的有效支撑状态。根据支护原理,待围岩动态松动圈发展为稳定松动圈时,及时二次锚注,对松动圈围岩进行注浆增强加固。锚注技术的核心就是从增强加固围岩入手,利用注浆锚杆向岩体中注入浆液,使浆液注入岩体裂隙,改变围岩力学性态,使围岩由注浆前的无约束松动载荷状况，改性为注浆后的具有抗压、抗拉、抗剪切、抗扭曲等适应复杂应力应变状态的支护体,提高围岩的强度,充分利用整个巷道围岩自身的承载能力,达到降低围岩变形、维护巷道稳定性的目的,以达到永久支护的效果。

锚注加固对巷道的影响重点体现在注浆对岩石的影响，以及浆液与锚杆的相互作用。锚注加固技术,一方面改变了岩体的力学性态,提高了岩体的粘结力和内摩擦角,增加了岩体的强度和完整性,有效地改善应力分布状况,使较高应力向深部转移,缓解了应力集中；另一方面，也改善了工程岩体的水理环境和锚杆的锚固环境,使巷道的环境大大改观。注浆封闭裂缝,从而阻止了水对岩体的侵蚀,改善了岩体的水理环境；注浆加固层还可为锚杆提供可靠的着力基础,改善了锚杆的锚固环境,使锚杆对破碎岩层的锚固作用得以发挥,将锚杆与注浆结合起来使用,可使锚杆和注浆各自的适用范围得到扩展。

3支护方案

支护形式为:锚网索喷+U型棚+锚注。其中锚网索支护锚杆排间距0.7m×0.7m，锚索间排距1.5m×1.4m，锚杆采用Ф22mm×2500mm高强锚杆，锚索采用Ф21.8mm钢绞线加工，长度为6.3m；锚杆抗拔力不小于80kN/根，锚索预紧力不小于160kN。锚网采用Φ6mm钢筋焊制，长×宽=1.6m×0.9m，网孔规格为100mm×100mm。锚杆使用3卷Z2850型锚固剂，锚索使用4卷Z2850型锚固剂。U型棚采用36U型钢加工成半圆拱形支架,巷道开掘后,一次锚网索喷支护后，距迎头60m架棚支护,棚距650mm,棚与棚之间用5条拉杆连接,以保证棚的稳定性；U 型棚搭接有100mm间距，U型棚上铺有钢筋网,空间用编织袋装粉煤灰、矸石或水泥背板充填,当巷道顶板下沉、有压力显现时,压缩粉煤灰、矸石袋或水泥背板,巷道压力得到释放,如此压力多次释放，直至粉煤灰、矸石或水泥背板压实U型棚收缩，围岩变形速度减缓。此时及时进行锚注加强支护,即对围岩进行复喷混凝土封闭至喷厚120mm,打注浆锚杆,长、短注浆锚杆相间布置,长注浆锚杆2.0m,短注浆锚杆1.6m,两底角采用2.0m注浆锚杆,间排距1.6m×1.6m,注浆压力2～3MPa。

4结语

矿压观测数据表明，该支护方式较好的控制了巷道变形,说明对于应力释放后的深井软岩巷道,采用复合支护技术,可以控制软岩巷道变形；同时,降低了成本,提高了成巷速度,取得了明显的技术、经济效益。

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（上接第373页）

矿业软件，建立了该磷矿体地质数据库。然后，建立了矿体的三维实体模型以及地表三维模型，为进行露天境界优化做好准备。

2）在不同矿石销售价格和不同边坡角的情况下，分别用L-G图论法算法和浮动圆锥法算法对矿体进行了露天境界优化。同时，比较分析了不同算法所得的矿体价值和优化体积，并对其优化效率进行了比较。

3）运用改进算法进行了境界优化，并与L-G图论法算法优化结果进行比较分析。得出改进算法并不影响最优优化结果，但改进算法的境界优化效率比L-G图论法算法有明显提高。因此，改进算法值得矿业软件用户借鉴，在类似矿山进行露天开采境界优化时值得推广应用。

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