深部高应力软岩巷道支护

1 工程概况

一矿北三风井井筒地面标高+125m，井筒落底标高-950m，垂深 1075m。-950m 水平东回风石门设计长度 359m， 净 =25.64m2 ，S 掘 =29.7m2 。巷道距戊组煤顶板约 23m。巷道层位处在丁组煤与戊组煤之间，主要揭露岩石为泥岩或砂质泥岩，岩石倾角5～9°，南高北低，属于典型的深部高应力软岩巷道。

2 支护方案分析

针对深部软岩支护难题，我集团公司多次组织设计、建设、施工等单位技术人员深入现场进行讨论，确定了以注浆为核心的多种联合支护方案，并进行实验研究。下面以平煤股份一矿-950m 水平东回风石门为例，详细介绍我们采取的三种支护方案。

2.1 锚网喷+锚索+壁后注浆+36U 金支a.施工工艺：该支护方案施工顺序为：锚网索喷支护成巷→前移耙斗机→在耙斗机后进行深浅孔壁后注浆→注浆完成后进行 36U 金属支架支护。

b.优缺点对比

优点：施工组织上可以实现平行作业，即工作面锚网索喷与耙斗机后的壁后注浆、36U 金属支架支护平行作业互不影响；

缺点：增加 36U 金支支护属于被动支护方式，不利于围岩应力变化重新分布，易产生应力集中现象，如金支的腮部、墙部等支护弱面；如果巷道变形破坏需要维修时，安全隐患及施工难度较大。

c.支护效果分析

初期支护状况较好，满足了支护及安全要求；但是随着矿压的持续作用，该段巷道出现锚索切断以及 U36 金支变形现象，从该段巷道支护情况分析，增加 U36 金支支护满足不了现场支护要求。

2.2 多次锚网索喷+壁后注浆+中空注浆锚索

a.施工工艺：该支护方案施工顺序为：一次锚网索喷支护→耙斗机后壁后注浆→巷道拱部二次锚网喷支护→中空

注浆锚索支护。

b.优缺点对比

优点：各主要工序可实现平行作业；二次锚网支护仅对巷道拱部增强支护，有效增加了巷道支护强度；采用中空注浆锚索与壁后注浆相结合，形成了 3m 及 7m 两层注浆加固支护结构体；中空注浆锚索通过注浆后形成全长锚固，抗剪切能力强。

缺点：支护工序多，支护周期长，成巷速度慢；施工所需人员多，是正常施工人员配置的 2 倍左右；二次锚网支护必须搭设工作台作业，存在台上作业与台下行人行车交叉频繁，施工安全隐患大；对超过中空注浆锚索注浆加固范围的深部围岩变形无法控制。

c.支护效果分析

该支护方案既有对顶板及两腮的针对性补强措施，又有相对壁后注浆控制范围更深层次的围岩加固；且中空注浆锚索的全长锚固作用具有较强的抗剪切能力。2.3 锚网索喷+中空注浆锚杆+注浆组合锚索a.施工工艺：该支护方案施工顺序为：一次锚网索喷支护→耙斗机后进行中空注浆锚杆支护→注浆组合锚索支护。

b.优缺点对比

优点：各主要工序可以实现平行作业；最大程度优化一次支护工作量，并达到支护效果，可有效增加施工速度；中空注浆锚杆代替注浆管，同时起到注浆加固围岩及锚杆支护作用；注浆组合锚索可对围岩 15.5m 范围内超深锚固，预留5m 自由端以适应围岩的塑形变形；通过锚索束孔注浆加固10m 范围内的围岩，对深部岩层裂隙进行充填加固；可实现对深部围岩的支护，进一步提高了支护结构的稳定性。缺点：注浆组合锚索施工工艺要求较高，安装难度大，特别是注浆工艺操作不熟练易造成废孔。

c.支护效果分析

锚杆、锚索、中空注浆锚杆与注浆组合锚索组成多层不同深度的支护结构承载区，由浅及深较好的控制了围岩变形，保证了支护效果。但是注浆组合锚索必须及时施工，否则一次锚网索支护强度满足不了巷道变形速度，易造成变形破坏。以上三种支护方案支护参数为：锚杆均采用Φ22×3000mmKMG600 型左旋无纵筋高强树脂锚杆，间排距 800×800mm；金属网采用Φ6 钢筋网；锚索采用 1×19-Φ22×8000mm 钢绞线，间排距 1600×1600mm，每排 9 根；采用Φ25×3000mm 中间注浆锚杆，间排距 1500×1500mm，每排 9

根；注浆组合锚索由 3 根 1×19-Φ22×16000mm 钢绞线组成锚索束，间排距 2400×3200mm，每排 5 根，注浆采用水泥单液浆，注浆压力控制在 7.0MPa。

3 深部高应力软岩巷道支护对策

3.1 多次注浆增加围岩的抗压能力

巷道围岩压力趋于稳定是一个长期的过程，期间围岩不断变形，反复的注浆加固围岩可提高围岩的抗压能力。

3.2 实现深部高应力软岩巷道厚壁支护一是采用全长锚固，增加围岩自承圈厚度，实现厚壁支护；二是进行锚索加固，由于锚索长度 8m，能够深入到深部较稳定的岩层中，锚索对被加固岩体施加的预紧力高达250kN，限制围岩有害变形的发展，改善了围岩的受力状态，增加围岩自承圈厚度，实现厚壁支护；三是注浆组合锚索加

固，注浆组合锚索可对围岩 15.5m 范围内超深锚固，预留 5m自由端以适应围岩的塑形变形，实现厚壁支护。

3.3 减少围岩的破坏，增大围岩的强度，提高围岩自承能力一是推广聚能管光面爆破，减少围岩震动，控制围岩环向裂隙，尽量保持围岩的整体强度；二是尽量保持巷道周边的光滑平整，避免产生应力集中。

4 结语

随着我国对矿产资源需求的不断增加以及浅部资源的逐渐减少和枯竭，采矿必然向深部开采发展，由于深度的不

断增加，地应力的作用表现得越来越明显，常规的支护手段表现的不适应性，给煤矿的安全生产带来了极大的困难，因此，如何解决深部矿山的高应力软岩的支护问题己经成为学术界广泛关注的前沿性课题之一。