高应力软岩巷道支护与维护成熟技术

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1、高应力软岩巷道支护及维护成熟技术皖北煤电集团公司松软围岩是指自身强度低、结构弱面发育、甚至具有膨胀、流变特性的岩石。开采松软围岩的煤层或在松软围岩中掘进巷道，往往发生回采面片帮冒顶、支架钻底、巷道收敛或底臌剧烈，给生产和安全造成较大影响，直接影响矿井的经济和社会效益。近年来，皖北煤电集团加大科研及现装备投入，并积极与中国矿业大学、安徽理工大学等高校及科研院所合作，制定有效的高应力软岩支护技术治理体系，取得了良好的效果。一、支护及维护技术针对巷道围岩的性质和巷道破坏的程度，制定多种联合支护方案：锚网喷+

2、注浆，锚网喷+二次支护（锚索钢带）+注浆，U型棚+喷浆+注浆，U型棚+喷浆+锚索+注浆，锚网喷+U型棚+喷浆+注浆，底板底臌巷道采用底板深浅孔注浆+底板锚索预拉控制底臌；并通过优化“控制”巷道层位，尽量使巷道处于坚硬砂岩或底板保留部分砂岩是增强围岩自身强度的最快、最经济、最有效的途径，巷道围岩治理必须“支控”一体才能满足生产的需要。二、主要技术特点采用理论和数值模拟方法，创立支护承载结构补偿原理，系统分析结构补偿对支护承载结构的稳定性影响规律，建立支护承载结构的结构补偿机制。根据主动支护和被动支护理论

3、，和注浆能使“软岩变硬岩，碎岩变整岩”的理念，通过“支控”一体，以达到围岩变形控制，简单理解即为：在“支护”方面，运用先让后抗，先掘后注；在“控制”方面，“控制”巷道层位在厚砂岩中掘进后，相对增加了巷道围岩自承载能力，弱化巷道底臌和两帮收敛相互影响程度。（一）新掘巷道技术关键点新掘巷道每掘进50m，就安装一组顶板离层仪（顶板一个、两帮各一个），并且进行日常观测，当巷道变移量在30～80mm时，及时进行注浆，抓住注浆时机。利用岩石窥视仪探查巷道围岩岩性及围岩松动圈，来确定巷道的注浆位置及区段。利用岩石窥

4、视仪探查已掘巷道松动圈范围，巷道松动圈在1.5m～2.0m范围，2.5m的锚杆有效锚固长度最短只有0.5m，锚固剂药卷采用φ28mm，长80cm，理论锚固长度1.4m，根据松动圈的范围，锚杆的锚固失效长度在0.4m～0.9m，在一定程度上降低了锚杆承载能力，因此为了提高锚杆的承载能力，2.5m的高强锚杆优化目前2.8m的高强锚杆。锚固剂药卷由φ28mm，长80cm（一根锚杆一卷药）改为φ28mm，长50cm（一根锚杆两卷药），施工结束后，后路由综合掘进注浆队进行专业注浆，距迎头50～100mm，以实现

5、锚杆的全长锚杆，增强锚杆的承载能力。图1.未注浆时岩层探查情况图2.注浆后岩层探查情况（二）围岩破碎的失修巷道技术关键点对巷道破坏比较严重，变形量比较大的巷道，注浆工序、工艺及高强稳定棚是主要关键技术，具体施工工序如下：喷浆封闭围岩→围岩注浆→浆液胶结→刷大施工→架棚支护→喷浆封闭围岩→二次注浆胶结围岩（提高围岩自身承载能力）。对围岩破碎段初次注浆时一定要加速凝剂，使破碎围岩尽快胶结，注浆时根据实际情况确定一高压为终压，直到注不进浆液为止并且实行多次注浆。具体技术参数（以朱集西为例）：注浆锚杆规格φ2

6、0×2500mm，一端带丝扣，另一端麻花状，中部至末端有8个直径φ6mm的小孔，注浆锚杆布置，间排拒1.4ｍ×1.4ｍ；双液浆水泥：水玻璃为C:S=1:0.4，初次注浆掺入水玻璃，以达到快速凝固围岩效果，水灰比=1：（1～1.2）。初次注浆一般只是充填巷道围岩之间的间隙，巷道破碎的围岩只能胶结一小部分，因此必须进行二次注浆，二次注浆才能充填巷道围岩裂隙，使巷道围岩胶结一个整体，以提到巷道围岩和被动支护整体支护效果。刘桥一矿全封闭U型棚支架已获国家知识产权局颁发的实用新型专利（专利号：ZL2011203

7、46380.6）。图3.原架棚巷道支护变形图图4.高强稳定型棚-索协同支护后技术效果图（三）控制巷道底臌关键点深孔注浆时先用水泥浆液把水“排”走，或者先施工钻孔进行排水，然后再加入适当的水玻璃多次注浆。巷道底板下底梁，每个底梁两端用两组锚索一组三根，锚索长15m，锚索组间排距2m×2m，每组锚索配用三孔锁具配合三孔锚索双托盘进行张拉。在条件允许的情况下，尽量保证巷道底板下有3m左右硬山岩。采用深浅孔注浆，深部组合锚索束张拉进行控制巷道底臌，具体参数设计（以刘桥一矿为例）如下：1.浅孔注浆孔按间排距20

8、00×2000㎜布置，孔径Φ90mm，孔深为6m，注浆锚杆长度为3m。深孔注浆孔按间排距2000×2000㎜布置，孔径Φ90mm，孔深为9m，注浆锚杆长度为6m。浅孔采用水泥-水玻璃双液浆注浆，终压为2～3MPa，深孔采用水泥单液浆注浆，终压为4～5MPa。2.组合锚索孔按间排距2000×2000㎜布置，锚索孔参数：孔径Φ90mm，孔深为15m（组合锚索长度可根据现场实际情况进行更改，更改范围为6.3～15.5m），中间孔为垂直孔，两边孔外摆15°。组合