松軟破碎巷道圍巖注漿加固支護技術

張立生

（山西省大同市同煤集團，山西 大同 038103）

萬杰礦由于地質條件復雜，礦井巷道受動壓影響明顯，原支護方案的錨桿支護發生自承力下降，往往受到松動破壞的影響，對控制巷道圍巖變形效果并不明顯[1]。當單獨采用全錨索加槽鋼加強支護時，對頂板下沉的控制效果仍然不明顯，頂板出現離層現象，下沉量超過300mm，圍巖變形量較大，控制難度較大。211 盤區軌道巷經歷強烈動壓擾動，圍巖變形大，斷面收縮嚴重，無法滿足人員、材料、設備運輸使用，經過反復維修，效果并不明顯[2-3]。因此，決定采用“中空注漿錨桿+錨索”聯合支護的方式對圍巖進行加固，從而保證巷道圍巖的穩定性，延長巷道服務年限。

1 概況

211 盤區軌道巷作為采區的主要運輸巷道，設計斷面凈寬5.5m，凈高3.8m，頂板為1.75～2.70m泥灰巖。該巷道設計服務年限較長，經過多次維修后，巷道兩幫松軟，部分地段頂板破碎。為了應對巷道斷面大、兩幫松軟、受動壓擾動、支護困難的問題，先后進行了兩次不同支護方案的試驗應用。

第一次方案的實施：在211 盤區軌道巷局部巷道圍巖較破碎范圍內施工混凝土柱子?；炷林右幐駷?.5×1.0m，豎筋采用Ф20mm 螺紋鋼，網度272×215mm；橫筋采用Ф12mm 圓鋼，間距250mm；混凝土標號C30?；炷林邮┕し绞綖椋好扛?0m 施工一對，共施工21 對。每對柱子施工完畢后，在兩根柱子頂部之間密鋪11#工字鋼。隨著8205 工作面回采，巷道壓力逐漸增大，混凝土柱子出現開裂、掉渣，工字鋼出現彎曲變形等現象。其缺點還體現在混凝土柱子施工速度較慢，人工成本較高。

第二次方案的實施：在211 盤區軌道巷至8205工作面皮帶巷口20m 范圍內試用“錨索+U25 拱形支架”錨噴支護。U25 拱形支架為10 架，但支護效果并不理想，主要存在以下問題：（1）巷道為矩形斷面，拱架貼頂性不好，需背板盤幫構頂，支護強度大大降低。（2）巷道斷面大，底板起伏不平，拱架間連接困難，無法形成整體，且部分高低不平段，拱架蹬空吊腿，需加長拱腿，造成拱架加工困難。（3）U25 拱架拱部運輸長度5.7m，高度2.4m，運輸困難。（4）拱架蹬空吊腿后需施工拱架基礎或穿鞋，支護強度大大降低。

2 巷道優化支護方式

從經濟性以及安全性方面綜合考慮，決定采用“中空注漿錨桿+錨索”聯合支護的方式進行巷道圍巖加固。

2.1 中空注漿錨桿+錨索支護

211 盤區軌道巷掘進斷面形狀為矩形，斷面尺寸為4500mm×2500mm。此巷道布置于2#煤層中，切頂沿底掘進，支護方式采用高預應力錨桿錨索組合支護[4]。

圍巖支護方式：頂部采用Ф22×2400mm螺紋鋼錨桿，間排距為1000mm×1000mm，每兩排錨桿間布置兩根中空注漿錨索，間排距為2000mm×2000mm；兩幫采用中空注漿錨桿，間排距1000mm×1000mm，頂部錨桿距離頂角200mm，角度向頂板傾斜12°。

2.2 注漿加固

高分子注漿材料的使用能夠對工作面斷層處煤壁及頂煤起到有效的固結作用，提高巷道圍巖整體強度，滿足生產與安全的需要。

中空注漿錨桿與錨索的使用，能夠使圍巖形成統一的整體，有效固結半徑在1.5～2.0m 之間，能夠充分發揮錨索的懸吊作用，固結破碎煤壁，提高兩幫煤壁強度，減小變形，提高承載力。

3 支護效果

對整體圍巖注漿完成后，通過安裝變形監測裝置對圍巖變形情況進行觀測。觀察圖1 可以看出：

圖1 巷道圍巖變形量隨時間變化關系

（1）巷道表面位移中，頂底板移近量最大為29mm，兩幫移近量最大為25mm，相比之前支護時的頂板下沉量300mm 而言，變形量下降90.34%，說明該支護方案對于控制圍巖變形具有顯著效果。

（2）在圍巖變形中，主要表現為頂底板的變形，兩幫變形量次。

（3）除對已監測段巷道進行連續觀測外，對其他地點隨機進行觀測，發現兩幫最大移近量不超過24mm，頂底板移近量最大不超過27mm。主要原因在于監測段巷道處于施工初期，受礦壓擾動明顯。

4 結語

（1）對松軟破碎圍巖巷道采用“中空注漿錨桿+錨索”聯合支護方案后，對破碎圍巖巷道頂板起到粘結加固作用，控制圍巖的擴容變形。

（2）對211 盤區軌道巷兩側變形的控制關鍵在于提高煤幫承載能力，增加煤幫塑性區范圍。

（3）現場應用結果表明，該技術有效解決了松軟破碎圍巖下巷道施工、維護等難題，控制了巷道圍巖變形，頂底板移近量最大控制在29mm 以內，變形量下降90.34%，兩幫移近量控制在25mm 以內?！爸锌兆{錨桿+錨索”聯合支護方式提高了圍巖整體承載力，有效控制圍巖變形，對于加強支護具有重要意義。