松软破碎巷道围岩注浆加固支护技术

张立生

（山西省大同市同煤集团，山西 大同 038103）

万杰矿由于地质条件复杂，矿井巷道受动压影响明显，原支护方案的锚杆支护发生自承力下降，往往受到松动破坏的影响，对控制巷道围岩变形效果并不明显[1]。当单独采用全锚索加槽钢加强支护时，对顶板下沉的控制效果仍然不明显，顶板出现离层现象，下沉量超过300mm，围岩变形量较大，控制难度较大。211 盘区轨道巷经历强烈动压扰动，围岩变形大，断面收缩严重，无法满足人员、材料、设备运输使用，经过反复维修，效果并不明显[2-3]。因此，决定采用“中空注浆锚杆+锚索”联合支护的方式对围岩进行加固，从而保证巷道围岩的稳定性，延长巷道服务年限。

1 概况

211 盘区轨道巷作为采区的主要运输巷道，设计断面净宽5.5m，净高3.8m，顶板为1.75～2.70m泥灰岩。该巷道设计服务年限较长，经过多次维修后，巷道两帮松软，部分地段顶板破碎。为了应对巷道断面大、两帮松软、受动压扰动、支护困难的问题，先后进行了两次不同支护方案的试验应用。

第一次方案的实施：在211 盘区轨道巷局部巷道围岩较破碎范围内施工混凝土柱子。混凝土柱子规格为1.5×1.0m，竖筋采用Ф20mm 螺纹钢，网度272×215mm；横筋采用Ф12mm 圆钢，间距250mm；混凝土标号C30。混凝土柱子施工方式为：每隔30m 施工一对，共施工21 对。每对柱子施工完毕后，在两根柱子顶部之间密铺11#工字钢。随着8205 工作面回采，巷道压力逐渐增大，混凝土柱子出现开裂、掉渣，工字钢出现弯曲变形等现象。其缺点还体现在混凝土柱子施工速度较慢，人工成本较高。

第二次方案的实施：在211 盘区轨道巷至8205工作面皮带巷口20m 范围内试用“锚索+U25 拱形支架”锚喷支护。U25 拱形支架为10 架，但支护效果并不理想，主要存在以下问题：（1）巷道为矩形断面，拱架贴顶性不好，需背板盘帮构顶，支护强度大大降低。（2）巷道断面大，底板起伏不平，拱架间连接困难，无法形成整体，且部分高低不平段，拱架蹬空吊腿，需加长拱腿，造成拱架加工困难。（3）U25 拱架拱部运输长度5.7m，高度2.4m，运输困难。（4）拱架蹬空吊腿后需施工拱架基础或穿鞋，支护强度大大降低。

2 巷道优化支护方式

从经济性以及安全性方面综合考虑，决定采用“中空注浆锚杆+锚索”联合支护的方式进行巷道围岩加固。

2.1 中空注浆锚杆+锚索支护

211 盘区轨道巷掘进断面形状为矩形，断面尺寸为4500mm×2500mm。此巷道布置于2#煤层中，切顶沿底掘进，支护方式采用高预应力锚杆锚索组合支护[4]。

围岩支护方式：顶部采用Ф22×2400mm螺纹钢锚杆，间排距为1000mm×1000mm，每两排锚杆间布置两根中空注浆锚索，间排距为2000mm×2000mm；两帮采用中空注浆锚杆，间排距1000mm×1000mm，顶部锚杆距离顶角200mm，角度向顶板倾斜12°。

2.2 注浆加固

高分子注浆材料的使用能够对工作面断层处煤壁及顶煤起到有效的固结作用，提高巷道围岩整体强度，满足生产与安全的需要。

中空注浆锚杆与锚索的使用，能够使围岩形成统一的整体，有效固结半径在1.5～2.0m 之间，能够充分发挥锚索的悬吊作用，固结破碎煤壁，提高两帮煤壁强度，减小变形，提高承载力。

3 支护效果

对整体围岩注浆完成后，通过安装变形监测装置对围岩变形情况进行观测。观察图1 可以看出：

图1 巷道围岩变形量随时间变化关系

（1）巷道表面位移中，顶底板移近量最大为29mm，两帮移近量最大为25mm，相比之前支护时的顶板下沉量300mm 而言，变形量下降90.34%，说明该支护方案对于控制围岩变形具有显著效果。

（2）在围岩变形中，主要表现为顶底板的变形，两帮变形量次。

（3）除对已监测段巷道进行连续观测外，对其他地点随机进行观测，发现两帮最大移近量不超过24mm，顶底板移近量最大不超过27mm。主要原因在于监测段巷道处于施工初期，受矿压扰动明显。

4 结语

（1）对松软破碎围岩巷道采用“中空注浆锚杆+锚索”联合支护方案后，对破碎围岩巷道顶板起到粘结加固作用，控制围岩的扩容变形。

（2）对211 盘区轨道巷两侧变形的控制关键在于提高煤帮承载能力，增加煤帮塑性区范围。

（3）现场应用结果表明，该技术有效解决了松软破碎围岩下巷道施工、维护等难题，控制了巷道围岩变形，顶底板移近量最大控制在29mm 以内，变形量下降90.34%，两帮移近量控制在25mm 以内。“中空注浆锚杆+锚索”联合支护方式提高了围岩整体承载力，有效控制围岩变形，对于加强支护具有重要意义。