深井软岩巷道架喷锚注复合支护的研究与应用 吕嘉锟（山东科技大学，山东青岛２６６０００） 摘要：本文以某矿一１１００ｍ水平集中运输大巷地质条件为背景，提出了适用于深井软岩支护的复合支护工艺，采用 架、喷、锚、注复合支护工艺，通过架棚与锚杆、锚索及锁腿的强化支护，对其采取二次喷注以及加强深孔注浆的方式，在此 矿试验中能够有效地控制巷道发生形变，保证了巷道稳定性，对其他深井巷道支护也有推广意义，具有广阔的应用前景。 关键词：深井；软岩；复合支护 中图分类号：Ｆ４０６．３；ＴＤ３５３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—０１５５（２０１７）１２—０１２８—０１ 某矿工作面作业深度在一ｌｏＯｍ以下，围岩 应力大，已出现巷道变形严重，支护困难、成本高， 支护效果不理想等问题。为节约支护成本，优化 支护设计，提高支护效果，确保大巷的支护能克服 断层、矿压及围岩强度较差等复杂的矿井地质条 件，必须对支护进行优化设计，既要保证巷道取得 良好的支护效果，又要减少维护开支，为矿井创造 效益。 １施工方案 （１）施工位置：一１１００ｍ水平集中运输大巷。 （２）施工方式：为了保证围岩的完整性，采用 架喷锚注的方案进行巷道净断面的支护。 （３）施工顺序：采用架喷锚注方案，控制爆破， 清理顶板浮矸，出矸，及时架设全封闭Ｕ型棚，安 装完成后及时喷ｌｏｏｍｍ混凝土封闭顶帮裸露岩 面，并充实ｕ型棚后空顶区域，然后进行封堵大型 裂隙和浅层破碎围岩体加固，在浅孔充填注浆结 束后一个圆班必须采用锚杆对顶板进行支护，清 理完剩余矸石，补打帮部锚杆及关键部位加强锚 索，复喷混凝土及深孔注浆。 ２架喷锚注支护流程及参数 ２．１底拱锁底全封闭Ｕ型钢 爆破后敲帮问顶，清理活矸，若煤层顶板严重 破损，可用超前预注浆，布置５—７根超前预注浆 锚杆，注马丽散超前管理顶板，并用撞楔对顶板采 取支护措施以加强其支护效果，超前注浆锚杆兼 作撞楔功能，相邻撞楔间的距离为２００ｒａｍ。 大巷ｕ型棚用全封闭马蹄形。棚距５００ｍｍ， ｕ型棚节与节间的搭接长度为５００ｍｍ，每个搭接 处用限位卡缆固定。采取电弧焊冷拔钢筋网配合 铁背板腰帮过顶。每棚搭接处采用一个铁棚撑， 铁棚撑放在中心位置处，铁棚撑用宽１００ｒａｍ、厚 １０ｍｍ的钢板。 底拱锁帮、底锚杆：每棚选用４对４根锚杆与 锁腿卡缆相结合的方式对Ｕ型棚的底拱实行锁腿 收稿日期：２０１７一ｏ５—１Ｏ 作者简介：吕嘉锟（１９９３一），男，山东烟台市人，山东 科技大学硕士研究生在读，研究方向为矿山压力与岩层 控制。 ｌ２８ 作业。底拱锁腿锚杆向下带扎角４５。，选用两节 Ｚ２５５０锚固树脂药卷加长锚固，底拱锁腿锚杆距底 脚搭接点的距离为５００ｍｍ。安装结束后第一时间 内进行喷浆封底（喷厚ｌｏｍｍ），以防止水对底的 侵蚀，确保能够控制巷道底鼓，特别是增加底拱角 处充（喷）实处理。 ２．２初次喷壁及浅孔密注充填注浆 初次喷射混凝土时要将围岩全部封闭，确保 围岩难以发生风化潮解。喷层约１００ｍｍ厚，一定 要将ｕ型棚完全密封起来，并保证ｕ型棚后的混 凝土垫层高于设计喷厚的９０％，避免注浆时出现 跑漏浆液的现象。 注浆选用５２５＃普通硅酸盐水泥，用于封堵大 型裂隙和浅层破碎围岩体的加强。按照设计标 准，将浆液充注到巷道外侧的松软的岩体内，加固 松散的岩体，使其产生一个注浆硬壳，并按照具体 实际条件控制黏结强度。 白巷道断面起拱线以上设置浅孔注浆锚杆， 注浆滞后掘进迎头不超过５ｍ实施。注浆锚杆长 度为１．２ｍ；注浆压力低于１．０ＭＰａ，注浆量的标准 为无大量跑浆。 ２．３顶部锚杆、关键部位锚索支护 在浅孔充填注浆完成后一个圆班内必须用锚 杆对顶板实行支护工序。锚杆间距为８００ｍｍ，排 距ｌｏｏＯｍｍ；在巷道顶区每两排棚距１０００ｒａｍ安设 ３套顶部锚索（锚索与锚杆交错布置），锚索问距 ２５００ｍｍ，安装锚索时顶锚索每孔用一卷Ｋ２５５０和 三卷Ｚ２５５０型树脂药卷。 ２．４帮部锚杆、锚索及锁腿强化支护 滞后迎头的一定距离实施帮部锚杆支护及帮 部锚索加强支护方案。 帮部锚杆间距为８００ｒａｍ，排距１０００ｍｍ。在巷 道帮部安设２套帮部锚索，锚索间距２５００ｍｍ，安 装帮锚索用一卷Ｋ２５５０和两卷Ｚ２５５０型树脂药 卷。 结合现场围岩破碎的实际情况与后路煤巷的 维护情况，采取对Ｕ型棚的锁腿施行加强支护的 方案，可在扒矸机后进行，在复喷与深孔注浆前完 成。 （下转第１６０页） 匀，而在５００号点、１０５０～１２３０号点附近，出现了 常，由于本次工作所采用的是边长为２０ｍ的装置， 明显下降的现象，说明此处有异常，有可能存在空 所能分辨的深度达不到５００ｍ，故这个异常不作解 洞。从图２（ｂ）可以出，视电阻率随深度变化基本 释。结合图１、图２综合分析，以上这些１５０ｍ深的 上呈低一高一低的总体变化格局。但在５００ｍ， 异常点为低电压、高电阻率异常，推断为采空区且 １０８０ｍ，１２２０ｍ附近，出现明显的高阻圈闭。而在 不含水，建议打钻孔验证。 １２２０ｍ下方深度约５５０ｍ处，有一个明显的高阻异 ●∞ 啪 ｍ ㈨ 嘲伯 ＇１１ ｌ枷埘伸盟Ｌ—塑 — —塑！＿—塑 —Ｉｌ堕—１．堕—堕堕—塑妻垒—１．盟 咖 ａＲ （ａ）Ｖ／Ｉ断面等值线图 图２ （ｂ）视电阻率断面等值线图（推断结果图） 一中而发生腐蚀，并预备进行一次深孔强化注浆。 本文主要研究瞬变电磁原理，以一个煤田的 根据矿压监测决定需要进行深孔强化注浆的可行 条测线的瞬变电磁实测资料为例，研究瞬变电 性。 磁技术对煤田采空区的探测效果。所取得的结论 施工注意事项：过破碎围岩时，为了确保安装 总结为以下几点： 的锚杆质量过关，应采用干式钻孔，但要在孔口处 （１）煤矿正常的无采空区存在的地层的瞬变 做好除尘工作。安装锚杆时应避开铁棚撑，以保 电磁电阻率断面图上视电阻率等值线较连续，但 证锚杆托盘紧贴岩面，喷砼时应先喷棚后再喷棚 当有采空区存在时，就会破坏这种连续性，使等值 中部，在下一次喷砼时调整喷头再复喷一次，喷砼 线出现扭曲、凹陷或圈闭异常。 时要喷前洒水冲刷，喷后７ｄ内连续洒水养护。 （２）在煤层被采空后，地层上下岩层间形成一 ３结束语 定空隙，该处视电阻率明显比同一深度两侧的视 为了验证架、喷、锚、注复合支护工艺的支护 电阻率高，表现出明显的高阻特性。本文瞬变电 成效，通过对一ｌ ｌＯＯｍ水平集中运输大巷的进行矿 磁的低电压和高阻带异常区对应着采空区，推测 压观测发现，运输大巷巷道形变量较小，两帮和顶 地下采空区为不充水。 底的形变量也相对较小，说明目前采取的支护形 ３结论 参考文献： 式已经能够有效控制了巷道发生形变，可保证巷 道稳定性。该支护技术不但给煤矿带来巨大的经 ［１］杨建军，等．煤矿采空区探测效果研究［Ｊ］．煤田地 质与勘探，２００６，３４（１）：６７—６９． ［２］张开元，等．瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应 用［Ｊ］．工程地球物理学报，２００７，４（４）：３４１—３４４． ［３］韩玉雪．瞬变电磁激发极化效应的利用［Ｊ］．工程 地球物理学报．２００６，３（５）：３６６—３６９． 济效益，而且还带来巨大的安全效益，确保煤矿安 全生产。 参考文献： ［１］徐磊，等．深部软岩巷道喷、棚、锚、注联合支护技 术研究［Ｊ］．中国煤炭，２０１１，（１１）：５６—５８． ［４］牛之琏．时间域电磁法原理［Ｍ］．长沙：中南大学 出版社，２００７． （上接第１２８页） （责任编辑：焦蓬华） ［２］卢昌龙，傅菊根．全封闭ｕ型棚架与锚网喷注联合 支护技术研究［Ｊ］．煤炭工程，２０１３，（０９）：３３—３５． ［３］李爱昌．大断面高地压软岩巷道围岩综合控制技 术实践［Ｊ］．矿业安全与环保，２０１０，（０６）：６９—７１． （责任编辑：陈文明） 每架ｕ型棚在１ｍ腰线向下５００ｍｍ方向实行 锁腿（锁腿锚杆与帮部支护锚杆相结合），且每两 个锁腿卡缆共同使用一个眼。锁腿用锚杆，锚固 方法与上述方式一样。 ２．５复喷混凝土及深孔强化注浆 锚杆索及锁腿加强支护安装完成后再对其开 始薄喷（厚度５０ｒａｍ），避免锚杆、锚索暴露在空气 １６０
