陶二煤矿软岩巷道全断面注浆支护技术研究

摘 要：-711水平北翼运输大巷为陶二煤矿二水平主要开拓巷道，部分巷道整体矿山压力显现剧烈，具体表现为巷道围岩变形较为剧烈，浆皮破裂，部分支护体失效，两帮移进量较大，底鼓量较大，巷道顶部拱形部分块段呈三角形，通过全断面深、浅孔及高、低压注浆，有效提高了围岩体强度，保持了巷道稳定，却得了良好技术经济效益。

关键词：围岩加固；全断面注浆；矿压监测

中图分类号：TD322 文献标志码：B

-711水平北翼运输大巷为陶二煤矿二水平主要开拓巷道，主要担负着二水平矿井北翼的运输、通风等任务，全巷赋存深度在800m以上，巷道主要沿1#煤层底板进行掘进。

1 现有支护方式及参数

-711北翼运输大巷断面规格为5.2m×4.0m（宽×高）半圆拱形，支护采用锚、网、梁-喷-锚索支护，锚杆选用22×2400mm的高强螺纹钢锚杆，杆体屈服强度为335MPa，杆体破断力为210kN，顶部使用4.4m梯子梁由14mm圆钢制作，帮部使用1.6m梯子梁由12mm圆钢制作，顶板挂1250×950mm盘条网支护，锚杆间排距为800×800mm。顶部配合锚索补强支护，锚索选用17.8×8000mm的钢绞线，配合一块400×400mm的大托盘和一块130×130mm的小托盘支护，顺巷3列布置，间排距1600×1600mm。喷射混凝土厚度120mm，混凝土强度等级为C20。初喷30～50mm，复喷后达到设计要求。

2 巷道变形分析

1）顶、两帮变形原因分析。-711北翼运输大巷从埋深上划分已属深井巷道范畴，最为直接的结果为地应力较大，这是现今巷道矿山压力显现主要原因之一，而另一主要原因为围岩体本身性质所致，从这段时间观察上来看，-711北大巷前方巷道四周围岩节理、裂隙较为发育，而其中还夹杂着泥质类岩石，造成围岩体整体强度较低，因巷道开挖之后，应力形成重新分布，巷周围岩处于2维受力状态，同时节理及裂隙较为发育，岩石强度较低，泥质类岩石形成岩层掺杂其中更加降低围岩体力学性能，这些多种因素造成巷周围岩承受附加应力状态较差，巷周围岩迅速进入塑性状态，并向深部转移，造成巷道松动圈扩大。2）巷道底臌分析。巷道底臌量较大，部分地段底臌量在短期范围达到1.0m以上，究其原因从表观上分析主要有以下两个方面：a.巷道本身处于高应力状态，顶板及两帮均提供支护，唯有底板没有进行及时提供支护，那么巷周围岩在压力释放过程中，部分应力将从没有及时支护的底板进行释放。b.巷道现今迎头岩层中掺杂着部分泥质类岩石，因岩层倾角与巷道底板成一定角度，巷道底板也部分充斥着这类泥质类岩石，这类岩石遇水将产生泥化、膨胀现象，因岩石本身强度不高，加之泥化、膨胀条件，造成巷道底板承力能力更加脆弱，加之受高地应力巷道泄压影响，巷道底臌现象较为严重。

3 全断面注浆加固支护

根据上述变形原因分析，决定在原有的锚网梁喷支护基础之上进行巷道全段面注浆进行加固，全段面注浆采用深、浅孔，高、低压相结合注浆工艺，即首先施工巷道帮部及底板浅孔，同时按照设计进行浅孔低压注浆，浅孔注浆作用即加强浅部围岩强度，同时为深部注浆创造封闭条件，浅孔注浆完成后，进行巷道帮、顶部及底板深孔注浆孔施工，同时进行深部注浆。

1）注浆孔布置。a.巷道帮、顶部浅孔注浆。沿巷道断面布置注浆孔，每循环布置9个孔，正中一个，两侧各4个，孔间距1.2m，排距离3.0m，孔深4.0m，孔径采用孔径φ47mm钻头施工，注浆管长度为2.5米，由Φ42mm无缝钢管1.0米和6'钢管1.5米加工制作，在注浆管外缠上厚度适当的棉线或麻线，封孔长度不小于300mm，以固结注浆管，注浆压力为3MPa。b.巷道帮部、顶部深孔注浆。沿巷道断面布置注浆孔，每循环布置5个孔，正中一个，两侧各4个，孔间距2.4m，排距离3.0m，孔深8.0m，孔径采用变径结构，外部2m采用大孔径φ47mm，向里至孔底变小孔径φ32mm，注浆管长度为3.5米，由Φ42mm无缝钢管1.0米和6'钢管2.5米加工制作，在注浆管外缠上厚度适当的棉线或麻线，封孔长度不小于300mm，以固结注浆管，注浆压力为6MPa。c.巷道底板深、浅孔注浆孔布置。钻孔施工器具选用底板专用钻机，配用φ80mm钻头，浅孔钻探深度为4.0m，浅孔排距1.5m，深孔钻探深度为8.0m，深孔排距3.0m，在钻进过程中如发现塌孔或不成孔，下1根4分注浆管，进行预注浆，然后再打直至成孔。底板浅孔注浆管选用2.0m长的4分管、深孔注浆管选用4.0m长的4分管，封孔方式选用编织袋配合水泥，底板浅孔注浆压力为3MPa，深孔注浆压力为6MPa。2）注浆材料的选择。注浆采用单液进行注浆，水泥使用425#普通硅酸盐水泥，搅拌均匀后立即进行注浆。

4 注浆效果评价

根据支护及注浆设计进行了现场工业实验，同时进行了矿压观测，设测站两组，分别进行了顶底板移进量、两帮移近量观测，如图1所示。

从中我们可以看出，现有支护及注浆方案两帮最大移近量为164mm，巷道稳定时间为25日左右，原支护两帮最大移近量为679mm。现有支护方案顶底板最大移近量为205mm，巷道稳定时间为25日左右，原支护顶底板最大移近量为870mm。从中我们可以看出采用新方案巷道维护状况得到明显改善，各自的移近量分别占到原有的移近量1/3左右，巷道自稳时间较短。通过对巷道表面观察，浆皮没有明显开裂现象，没有断锚现象发生，通过对个别锚杆拉力监测，其最大值为175KN，达到设计锚固力的69%，尚有抵御巷周围岩应力空间，表明锚杆选用较为合理。工业实验表明，新设计支护方案能够适应陶二煤矿深部高应力软岩巷道支护，各项参数均较为理想，可以继续进行工业应用，同时也为我国深部软岩巷道支护提供借鉴意义。

参考文献：

[1] 侯朝炯，马念杰.煤层巷道两帮煤体应力和极限平衡区的探讨[J].煤炭学报，1989（4）.

[2] 曹增金.浅谈锚注支护技术在软岩动压巷道维修与加固中的应用[J].矿业论坛，2011.