全封闭锚注支护在高应力软岩巷道中的应用

苑龙峰 胡建国

（开滦唐山矿业分公司，河北 唐山 063000）

1 概述

8242外巷道为唐山矿业公司12号井在南三水平（－793m）的进出车线巷道，距离地面800m。受矿压影响，出车线巷道变形较为严重，每3～5个月就需要套修一次，出车线巷道长度430m。巷道原支护形式为14m2（4.8×3.5m）可缩性金属拱形支架支护，棚距400mm，现巷道最小断面3.0×2.2m，已不能满足安全运输的要求。为保证巷道的正常使用，唐山矿业公司在8242外巷道采用了全封闭锚注联合支护，并取得了预期效果。

2 巷道破坏的原因分析

通过对巷道的地质条件和破坏结果进行综合分析，巷道破坏的原因主要有以下几个方面：

巷道围岩性质差。8242外巷道围岩主要以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主，其中粉砂岩、砂岩由于颗粒较细，多为泥质胶结，其强度相对较弱，抗风化、抗水能力差，遇水后易膨胀、崩解，岩石流变显著，造成巷道变形急剧增加。

巷道埋深大，周围采场大大增加了巷道围岩的应力，使应力高度集中。

选择的巷道支护形式不合理。围岩较破碎，巷道开挖后围岩由于失去支撑，立即松动并产生裂隙扩展，若支护不及时或强度不够，造成围岩失稳，短时间内致使巷道变形，矿压显现明显。而且采用半圆拱断面巷道很难承载有侧压、底压、松软、膨胀性的围岩。

3 巷道修复支护技术选择

结合8242外巷道破坏原因和锚注支护机理，主要选取如下支护技术措施：

选择合适的巷道断面。选择巷道断面形状必须综合考虑围岩的性质、地压的大小和方向，巷道的服务年限、用途及位置。根据8242外巷道运输使用要求、断面利用率、围岩的性质，以及施工难易条件，巷道断面选择了大断面马蹄形。8242外巷道联合支护如图1。

图1 8242修复巷道联合支护示意图

选择合适的支护方式。高应力膨胀软岩底板及巷道底脚是最薄弱环节，首先在底板上失稳，造成巷道底脚快速移近，随即帮和拱失稳。以全封闭锚注联合支护综合治理软岩技术，不仅充分考虑围岩具有膨胀、流变性的特点，而且封闭锚固底板，防止底板岩石见风见水，有效防止底鼓。

支护要点。修复时及时支护，目的是及时封闭围岩，同时充分释放围岩应力。在围岩变形趋于稳定时，采取复喷混凝土、增加锚索及注浆等措施加固围岩，防止深部围岩松动破坏。二次支护滞后一次支护的时间必须通过围岩观测来确定，滞后时间短则围岩变形能未完全释放，变形尚未停止；滞后时间长则围岩又进入下一阶段破坏期。在设计巷道断面时应充分考虑有足够的变形余量，应对支架壁后进行严密充填。

4 锚注支护设计

4.1 锚注支护主要技术指标要求

a.螺纹钢高强锚杆：φ22mm、长度为2.0m、2.4m；锚杆间排距：700×700mm。

b.顶帮注浆锚杆规格为 φ22mm，1.8m、2.4 m，采用6分黑铁管制作，壁厚4mm，杆体上顺序钻有φ6mm注浆孔，注浆锚杆间排距1.5×1.5m。

c.复注的锚杆间排距 1.8×1.8 m，φ22mm，长度为1.8m、2.4m。

d.钢丝绳：按锚杆 700×700mm 间排距纵横挂好钢丝绳，二次挂绳绳距可加密为350×350mm，并绷紧、压紧使其紧贴岩面。

e.喷射砼及厚度：初次喷80mm，复喷70mm，再复喷40 mm。

f.水泥：注浆用 PO42.5R（原 525#）；喷浆用 PO32.5R（原 425#）。

g.速凝剂：占水泥重量3~5%。

4.2 主要支护技术参数

巷道最终断面为使用断面106%以上，巷道毛断面为[3900mm×5400mm]，以保证巷道修复后应力重新分部造成巷道断面微变形，实现二次注浆最佳效果，不影响巷道有效断面，确保二次注浆所需用的断面和巷道正常使用断面。

注浆锚杆采用φ22mm、长度1800mm、2400mm，间排距 1500×1500mm，一次注浆完成后，需对不稳定的巷道进行二次补注。

树脂锚杆每根锚杆用树脂药卷2～3卷，钢丝绳：采用4～6分的废旧钢丝绳，按锚杆间、排距纵横挂好后，再进行二次喷射砼。

注浆：

a.顶、帮注浆锚杆封孔采用快硬水泥药卷。巷道全断面布置注浆锚杆。

b.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。

c.复注锚杆排距 1800 mm×1800mm；视其围岩移近量而定。

4.3 注浆参数：

a、水灰比：0.7：1～1：1。

b、注浆量：

每孔按8～12袋水泥 (每袋水泥50kg)为适中，第一次注浆量约每米2.7吨；复注量一般为一次注浆量的60%，每米复注量约为1.2吨。

c、注浆压力：注浆压力根据以往经验，注浆压力为 1.5～2.5MPa，最大注浆压力为2.5MPa，低角孔注浆压力可加到2.5～3.0MPa。

d、注浆时间

为了防止注浆在弱面浆液扩散较远，造成跑漏现象，在控制注浆压力和注浆量的同时，必须控制注浆时间，一般为30～40分钟。

5 施工顺序及工艺

施工顺序：巷道挑顶、刷邦后，随即进行初喷砼临时支护，喷厚80mm；打锚杆挂钢丝绳后再进行复喷70mm，复喷滞后3～5m。复喷完成后即进行注浆（固定顶板的注浆锚杆除外）。

施工工艺为：打注浆锚杆孔→安装注浆锚杆→注底角注浆锚杆→注两帮注浆锚杆→注拱部注浆锚杆→在监测监控移变量的基础上，巷道浆皮有挤裂现象，再补喷50mm厚砼→复注。

6 结束语

在唐山矿业公司8242外巷道实验段巷道中，采取全封闭锚注联合支护，虽然其一次性投入较高，施工复杂，进度慢，但是巷道服务年限较长。为检验全封闭锚注支护效果，在实验巷道中每5m设1个矿压观测点，从观测数据分析，采取全封闭锚注联合支护，巷道顶板下沉量、两帮位移量、底鼓量比半圆拱锚注支护分别降低15%，25%，30%。巷道从2005年初修复至今，大部分帮顶收敛变形不到5%，底鼓也较以前得到有效控制。

综上所述，采用全封闭锚注联合支护修复巷道综合成本比其他支护低。从技术方面看，全封闭锚注联合支护技术不仅是先进的，也是完全可行的，针对性也较强。因此，全封闭锚注联合支护技术较好地解决了围岩松软、高变形巷道的支护难题，巷修周期增长，技术经济效益较好。

[1]《煤矿安全规程》2004-11-3出版

[2]《安全技术操作规程》2006-12出版

[3]《巷道锚注支护理论与实践》2001-9-1煤炭工业出版社出版