煤矿深井巷道支护技术探究

【摘 要】随着煤矿开深度的增加，原岩应力增大，岩体移动量大，移动速度快，必须采用联合支护加强巷道支护，如锚注支护、锚网喷柱、U型钢支架、锚杆锚索联合支护等，从而使深矿井开采达到安全、高产高效的目的

【关键词】深井巷道;支护技术;探究

随着矿井向深部发展，原岩应力增大，岩体塑性大，岩体移动量大移动速度快，而且在深部变形量较大，开采后变性明显，因而，在深部巷道支护结构上应满足支护强度大、能抵抗高地压、可缩性能好，可缩量大，能适应围岩大变形，封闭性能好，能有效地防止鼓底等优点，因此，单一支架很难满足这些要求，应采用多种支护共用复合支护结构，提高支护质量、降低成本、增加效益。

1、锚注支护技术

锚注技术适用在破碎围岩的隧道施工、边坡治理以及坝基加固等工程中，它的支护机理是在破碎围岩巷道的破碎塑性区，经过自钻锚杆注浆后，破碎结构的围岩被交接成拱形连续体加固圈。同时自钻锚杆又起悬吊、挤压作用，使巷道围岩沿径向挤压的压力转化成切向力，防止围岩松动范围扩大，使巷道径向应力减小到用较小支护阻力就可使围岩长期处在稳定状态。支护方式有钻进、注浆和锚固结合在一起。施工方式有先钻进成孔而后注浆锚固和随钻进随锚固两种。注浆以注浆泵为主，在施工中选型应根据注浆压力、注浆流量、材料性能和施工地点空间的大小确定。通过锚注支护浆液在破碎围岩中扩散，使扩散半径内的破碎围岩胶结在一起，使松散的煤岩体重新形成一个整体，有效提高围岩的自承能力；同时注浆锚杆起到了全长锚固的作用，使巷道围岩体强度明显提高。

2、锚网喷柱支护技术

锚网喷柱支护技术是在锚喷支护的原理上，采用锚杆、锚索、网、喷券方式，增加一项注浆工艺，达到加固围岩的目的。施工工艺流程为：依据设计断面开凿断面，包括循环进度，完成锚杆、喷券支护，挂网，初喷喷券，复喷；注浆工艺包括钻注浆孔，装入注浆锚杆开始注浆，注浆，封孔。注浆施工进度。支护参数确定：以鹤岗矿业集团公司新兴煤矿三水平南二石门变电所及联络巷施工为例:锚杆采用扭力应力锚杆，20mm×2.5m,预紧力不小于20KN，间距1m,排距0.8m；锚索：采用=15.24mm6m,预紧力不小于80KN，间距1m,排距2m；喷券材料：喷射混凝土标号（200kg/cm）,水泥为425号普通硅酸盐水泥，体积配比为水泥：河砂：石子=1:1.5:1.5,初喷厚80mm，复喷厚80mm,注浆设备和材料：注浆泵选用BFZ-10/24，气动凿岩机选YT-29型，BK56性矿气扳机，注浆管采用=16mm高压胶管，材料有水泥、水玻璃、注浆锚杆。注浆参数有浆液配比、注浆孔深、注浆压力、浆液扩散距离、注浆孔间排距。

锚网喷柱支护技术使围岩强度和承载能力得到提高，巷道变形量降低，能应用于深部软岩巷道施工，在复杂地质条件下，支护工艺简单，费用低廉，但在不同类别软岩炮后最佳注浆时间及增加孔隙度的管路压裂技术可否用于加固软演的注浆工艺上以进一步提高围岩强度，需在今后的工作中进一步研究。

3、锚杆锚索联合支护技术

锚杆锚索联合支护技术应用于全煤巷道、及破碎围岩巷道和要求断面较大的巷道的复杂巷道支护。

3.1锚杆锚索联合支护机理：

它是通过围岩内部发挥支护作用，就是变巷道被动支护为主动支护，提高巷道承载力，锚杆支护是利用锚杆、锚固剂及其护表构件给围岩一定的支撑强度，与围岩组成支护体系，承受各种围岩应力和采动应力，达到支护的目的。锚索是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连，调动深部围岩的承载力，使更大范围内的岩体共同承载，提高支护系统的整体稳定性，对于围岩松动圈大、巷道围岩节理发育、顶板破碎及伪顶较厚等顶板复杂的巷道，锚杆锚索联合支护不仅将松动圈内的围岩悬吊在上部直接顶或老顶内，而且使相邻的锚杆、锚索的作用力相互叠加，组合形成一个新岩梁，其厚度、刚度、层间抗剪强度成倍增加，使顶板压力通过巷道煤帮向煤体深部转移，改变巷道受力条件，使顶板得到有效控制，片帮问题也得到了较好解决。

3.2锚杆锚索联合支护的加固及互补作用：

（1）加固作用。锚杆锚索联合支护有悬吊、减垮、组合拱作用，锚杆锚索与岩体粘结在一起，可提高岩体抗变形能力，改变围岩周边应力状态，加强岩体的整体性.通过施加锚索较大的预紧力，挤紧和压实岩层中的层理、节理、裂隙等不连续面之间的摩檫力，同时靠其和锚杆群的成拱作用控制围岩变形，，提供围岩的承载力。当锚杆锚索穿越岩石深入到稳定岩层时，锚杆提供经向和切向约束，阻止破坏区岩层扩容、离层、及滑动，提高岩层的水平承载能力，使稳定岩层内的应力分布均匀，锚索则在围岩上部形成一个能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保证巷道的稳定性。

（2）互补作用。在软岩破碎围岩的变形量很大，巷道开挖后立即采用锚索支护，可能因锚索延伸量超过极限而破断，在巷道开挖初期只安装锚杆，通过锚杆的加固作用，锚岩支护体具有一定的承载能力，围岩在一定的变形范围内可以保持自身稳定。通过锚杆锚索联合支护，提高了支护阻力，减小了巷道围岩变形，增强了围岩的整体性和稳定性，保证了安全生产。

3.3锚杆锚索联合支护参数：

巷道断面为单边斜梯，巷道宽度为4.2m，高度为3.0mm，上帮高3.73m，下帮高2.28m；考虑经济条件下，采用锚杆锚索联合支护，顶锚杆20mm，左旋无纵筋螺纹钢锚杆，长度为2.0m，间排距为0.8 m，使用Z2835树脂药卷，直径23mm，长度350mm，每根锚杆两卷；锚索采用15.24mm钢绞线锚索，长度为4.5m，每排设两根，布置在巷道顶板的中间位置，排距为2.4m，采用树脂药卷端头锚固，每根锚索四卷，锚固长度1.4m。

3.4锚杆锚索联合支护效果：

实践表明，在巷道掘进中采用锚杆锚索联合支护较好的控制了顶板，支护效果较好，但在支护设计过程中，应根据现场的实际情况合理设计支护参数，如锚杆长度、排间距等，而且它可以与钢带、金属网、工字钢梁联合使用，这对于提高支护质量，增加效益，降低成本，具有重要意义。

4、U型钢支架支护技术

U型钢支架有较大的可缩量，理论承载能力较高，而实际工作特性取决于卡缆的刚度和受力状态。在深矿井中使用U型钢支架的卡缆应进行调质处理，支设时壁厚应采用泵送材料整体充填，采用这些措施后，U型钢支架才能在深矿井巷道支护中发挥更大的作用，对于局部必须穿越软岩或破碎带的开拓或准备巷道，宜用锚喷和U型钢支架联合支护。