深井大断面高地压巷道群修护实践

深井大断面高地压巷道群修护实践

章人波

淮南矿业集团顾桥煤矿安徽淮南232000

摘要：针对顾桥矿深井高地压、软岩等复杂地质条件下巷道修护难度大，巷道失修率高，时常出现无效修护和重复修护等问题，采用普通锚杆（索）喷+中空注浆锚杆（索）+底板注浆联合支护的方案，即采用以注浆锚杆锚索主动支护为基础的预应力锚注加固技术。本文介绍了中空注浆锚杆（索）支护原理、施工工艺，在北一下山采区13-1轨道斜石门及下山上车场巷道修护施工中进行了实践。结果表明：采用了普通锚杆（索）喷+中空注浆锚杆（索）+底板注浆联合支护的方案能够有效地提高巷道围岩强度和自承能力，巷道稳定期延长，较好地控制了巷道围岩变形，延长了修护巷道的服务年限。

1概况

北一下山采区13-1轨道下山上车场巷道为采区系统生根巷道，巷道位于11-2煤层顶板、13-1煤层底板，距13-1煤层底板最近距离不到6m，巷道围岩以砂质泥岩及粘土岩为主（图1-1）。该巷道南侧为北一下山采区煤层回风下山及北一11-2下山采区-850m以下瓦斯治理工程排矸、提料斜巷，北侧为北一下山采区13-1胶带机下山、岩石回风下山及11-2煤层1122（1）、1123（1）。其中下山采区11-2煤层1122（1）和1123（1）工作面和13-1煤层1122（3）工作面均已收作。由于受地压和工作面重复采动影响，巷道严重变形，严重影响行人、打运安全，为了保证该巷道能满足安全生产需要，必须要对该巷道进行修护加固。

2巷道变形修护加固技术对策

北一13-1轨道下山上车场位于13-1煤层底板，距13-1煤层底板最近距离不到6m，巷道围岩以砂质泥岩及粘土岩为主，由于受北一下山采区11-2煤层和13-1煤层工作面重复采动影响，自北一下山采区13-1轨道下山上变坡点至1123（3）提料斜巷段约210m区段，巷道断面由半园拱型变成尖顶形状，表现为两帮整体内移，底板鼓起，顶板下沉，巷道变形剧烈，巷道围岩破碎严重。该段巷道在七年服务年限内，已进行了2～3次帮、顶刷扩（累计刷扩厚度最大达3.0米），4～8次卧底修护施工（累计卧底厚度最大达4.5米）如图1。

如图1北一13-1轨道下山上车场第三次修护前巷调示意图

预应力锚注加固技术就是将注浆加固与锚杆（索）支护有机地结合起来，锚杆锚索支护可以施加较大的预紧力，属于主动支护，它可以强化围岩强度、改变围岩受力状态，提高围岩的承载能力。但在修复巷道中，由于围岩松软破碎，可锚性差是造成锚固力低和失效的重要原因。树脂端部锚杆和锚索虽然施工简单快捷，同时可以快速施加较大的预紧力，然而其锚固方式为端部或局部锚固，锚固的有效性更大程度上依赖于锚杆锚索两端岩体的稳定性。一旦锚杆锚索两端松动破坏，必然导致锚杆锚索失效。预应力锚注加固技术是锚杆（索）支护与注浆加固的有机结合，它是以树脂局部锚固锚杆、锚索为基础，以注浆加固为主的一种支护及加固围岩的方法。注浆加固区的形成及锚杆（索）全长锚固的实现，不仅可以将破碎或软弱的岩体胶结在一起，为锚杆和锚索提供可靠的着力基础，而且通过浆液充填孔壁使锚杆和锚索对松碎围岩的锚固作用得以充分发挥，中空注浆可以使锚杆（索）的作用原理得到充分发挥，中空注浆锚杆（索）可以使注浆位置空间更具有针对性和方向性，二者相辅相成，合力增强巷道周边围岩的稳定性和自我承载能力。

3巷修加固方案设计

3.1巷道断面形状及断面积

巷道采用直墙半圆拱形，巷道断面规格：宽5800mm，高4600mm，断面积23.06m2。巷修加固形式：预应力锚注支护。

3.2巷修加固方案

在进行了深入、细致的现场调查与地质力学评估后，根据巷道围岩强化理论，进行巷修加固方案设计。该方案包括常规锚杆和常规锚索支护、注浆锚杆和注浆锚索支护及分步注浆加固等，其施工工序如下：

1）卧底、拆棚及刷扩

为便于巷道修复，巷修前先对施工段进行卧底，然后再进行刷扩。刷扩施工必须要在临时支护下进行，要求刷扩长度够打锚杆时必须要及时施工锚杆及锚索，即按照拆一锚一的循环方式进行施工。

2）钢筋网背护

采用Φ6.5mm钢筋焊接的钢筋网背护围岩表面，钢筋网网眼为100×100mm，相邻钢筋网相互搭接，搭接长度不小于100mm，并在搭接处用14号铁丝扎牢，扎丝间距不小于200mm。

3）普通锚杆及中空注浆锚杆支护

巷修扩刷后应及时进行普通锚杆及中空注浆锚杆支护。为降低成本，中空注浆锚杆间隔布置，中空注浆锚杆的间排距为2400×2400mm，普通锚杆间排距为800×800mm（注：在需布置中空注浆锚杆位置，普通锚杆可由中空注浆锚杆替代）。即每施工3排锚杆，其中二排全部为普通锚杆，另一排沿巷道周边每隔2根普通锚杆施工1根注浆锚杆（注：在布置中空注浆锚杆的那1排、要求巷道顶板中部锚杆为注浆锚杆），中空注浆锚杆规格：Φ24×2530mm，普通锚杆规格：Φ22×2500mm，锚杆孔径：Φ32mm，普通锚杆孔深：2.45m（中空锚杆孔深：2.4m），每根中空注浆锚杆放置1卷Z2380树脂锚固剂，每根普通锚杆放置2卷Z2380锚固剂，锚杆预紧力矩不小于200Nm（图4-1）。

4）常规锚索支护

锚索长度是锚索支护的最重要的参数，确定锚索长度的主要依据是顶板岩性结构及巷道断面，由于该巷道宽度为5.8m，若两帮各按松动0.6m考虑，则巷道的实际跨度将达到7m，根据自然冒落拱理论，锚索规格设计为Φ21.8×7700mm，锚索间排距：

1200×800mm。为便于对深部围岩进行注浆加固，注浆锚索也是间隔布置，即每施工3

排锚索，其中二排全部为普通锚索，另一排沿巷道周边每隔1根普通锚索施工1根注浆锚索（注：在布置注浆锚索的那1排、要求两帮底部布置注浆锚索，其目的是为了对底板进行加固），常规锚索孔径：Φ32mm，锚索孔深：7500mm，每根常规锚索放置3卷Z2380树脂锚固剂，常规锚索紧跟刷扩迎头施工（而中空注浆锚索可滞后施工，将布置中空注浆锚索位置预留，待中空注浆锚杆注浆完毕后再进行中空注浆锚索施工及注浆），普通锚索张拉预紧力不小于140KN。

5）喷浆

为了防止中空锚杆注浆时漏浆，注浆前必须要对巷道进行喷浆，喷浆材料可选用东华欧科生产的具有早强、速凝特性的KWPS-1QZ矿用无机速凝喷射复合砂浆，喷层厚40～50mm（注：中空注浆锚杆位置喷层厚度不小于50mm）。

6）中空锚杆注浆技术要求

中空锚杆注浆材料为东华欧科生产的久米纳矿用无机充填加固材料，水灰比0.3～0.5，注浆压力：3～4MPa，注浆稳压时间3～5分钟，注浆顺序：由两帮到顶板，中空锚杆注浆在巷道喷浆后进行。

7）中空锚索支护注浆技术要求

由于该巷道为永久巷道，服务时间长，设计中空注浆锚索的目的是为了实现巷道深部围岩的注浆加固及常规锚索的全长锚固，中空注浆锚索规格设计为Φ22×7300mm，中空注浆锚索孔径：Φ32mm，注浆锚索孔深：7000mm，每根锚索放置2卷Z2380树脂锚固剂，张拉预紧力不小于100KN。中空锚杆注浆完毕后，在预留施工中空锚索位置安装中空注浆锚索，注浆材料仍为东华欧科生产的矿用充填加固注射砂浆，水灰比0.3～0.5，注浆压力：8～10MPa，注浆稳压时间3～5分钟。为了提高深部围岩的注浆效果，每施工1根中空锚索必须要及时进行注浆，然后再施工下1根中空注浆锚索，如此循环进行。

4结论

1）通过分析顾桥矿在北一13-1轨道下山上车场巷道修护变形特点，采用锚索网喷+中空注浆锚杆（索）+底板注浆联合支护，改善了围岩结构，大大提高了复杂地质条件下巷道围岩的自承能力，降低了巷道修护后的变形量，延长了修护巷道的服务年限。为顾桥矿实现高效巷修，消除无效巷修，重复巷修，改变目前修护被动局面提高了技术支持。

2）大大延长了复杂地质条件下巷道修护周期，由过去的每季度一小修（卧底），每年一大修，延长为3～4年一修，提高了修护质量、效果。每年可为矿节约巷修费用600万元。