李鵬飛

【摘 要】 文章以某礦5202破碎圍巖巷為研究對象，分析了巷道采用錨網索的原支護方式不能保證巷道的整體性和穩(wěn)定性，需要對原支護方式進行優(yōu)化，并提出了采用錨索梁+全斷面注漿方式來加固巷道頂底板及兩幫，并設計了支護參數。通過監(jiān)測巷道圍巖變形量以及錨索受力情況對巷道圍巖加固效果進行監(jiān)測。監(jiān)測結果可知，巷道頂板下沉量、兩幫移近量、底鼓量為74mm、310mm、267mm分別比加固前減少了58.9%、68.2%、65.8%，加固取得了良好的效果。

【關鍵詞】 破碎圍巖;錨索梁;注漿;圍巖變形

【中圖分類號】 TD323 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）03-0020-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

近年來，我國多數礦井面臨開采深度大、地質條件復雜的開采環(huán)境，巷道圍巖在垂直應力、水平應力、構造應力等共同作用下，極易發(fā)生變形破壞。特別是巷道掘進過程中遇到破碎帶，傳統(tǒng)的支護方式已經不能滿足巷道的整體穩(wěn)定，巷道可能出現(xiàn)冒頂、片幫、底鼓等現(xiàn)象，影響礦井的安全生產。國內外眾多學者對破碎巷道加固技術的研究，取得了一定的成果，如錨網索耦合加固技術、錨柱支護加固技術、錨噴支護加固技術等。雖然這些成果在一些礦區(qū)運用取得了良好的效果，但是由于不同礦井地質條件的差別，需要根據礦井的地質條件對破碎巷道的加固技術進行更深入的研究。因此，研究破碎巷道圍巖加固技術，能夠提高破碎巷道圍巖支護強度，對破碎巷道的掘進效率以及礦井的安全生產具有重要的意義。

1 工作面概況

某礦5202巷位于-680m水平302盤區(qū)皮帶巷以北，西部距2202巷道140m，北部為井田邊界;東部為302盤區(qū)皮、回聯(lián)巷，鄰近巷道對該巷掘進沒有影響。巷道埋藏深度在700m左右，頂、底板主要為泥巖和砂巖，巖層強度低，巷道圍巖破碎嚴重。礦井主采煤層為3#煤層，平均傾角7°，煤層厚度平均6.4m。5202巷頂底板巖層性質如表1所示。

2 巷道原支護方式及變形狀況

2.1巷道原支護方式

5202巷為3.8m×3.2m矩形斷面，礦井原設計采用錨網索支護，如圖1所示。

頂板施打5根高強左旋螺紋鋼錨桿，錨桿規(guī)格Φ22mm×2400mm，間排距為800mm。兩幫施打4根無縱筋右旋螺紋鋼樹脂錨桿，錨桿規(guī)格Φ22mm×2400mm，間排距為900mm。每根錨桿使用4支K2335樹脂錨固劑錨固。錨桿托盤為150×150×10mm鋼板壓制，采用Φ6mm冷拔鋼筋加工而成，規(guī)格2000mm×1000mm，網格為100mm×100mm，全斷面敷掛。金屬網與金屬網之間搭接長度為100mm，每隔不超過300mm用雙股14#鐵絲連網一道，搭接部分應盡量用錨桿托盤壓實。

斷面頂板每排施打2根錨索加強支護，錨索規(guī)格為Φ18.9mm×8300mm，間排距為1600m、900m，錨索外露150mm～250mm。每根錨索用4支MSCK2850錨固劑錨固，錨索托盤為300mm×300mm×20mm鋼板加工，每根錨索錨固端確保錨入硬巖深度1m以上。

2.2巷道變形狀況

巷道掘進支護后，由于巷道掘進深度大，頂底板巖層強度低、穩(wěn)定性差。隨著時間的推移，巷道出現(xiàn)頂底板、兩幫開始出現(xiàn)變形破壞。根據監(jiān)測結果可知，頂板最大下沉量、兩幫最大移近量、最大底鼓量分別180mm、976mm、780mm。當工作面回采后，受動壓影響，巷道圍巖的變形量會繼續(xù)增大，如果不能及時進行修復，會影響到工作面的回采效率以及安全生產。因此，需要進一步優(yōu)化支護方式，減小巷道圍巖變形破壞。

3支護加固方案

3.1加固對策

根據經驗可知，巷道兩幫穩(wěn)定性在巷道整體穩(wěn)定性中是最重要的一環(huán)，兩幫穩(wěn)定能夠減少頂底板的變形破壞程度。因此，對于破碎圍巖巷道整體穩(wěn)定性的提高，首先是加固巷道兩幫。采用錨索梁的支護方式加固破碎圍巖巷道兩幫，采用幫角錨梁和底角錨桿的支護方式防止底板出現(xiàn)底鼓，采用錨索梁的方式增強頂板的強度，采用全斷面注漿加固的方式修復破碎的圍巖，從而增強巷道整體性和穩(wěn)定性，避免巷道出現(xiàn)變形破壞。

3.2兩幫加固

5202巷兩幫采用錨索梁的支護方式加固兩幫，靠近頂板幫部采用錨索配合槽鋼支護，靠近底板幫部采用錨桿配合梯子梁支護。在距巷道頂板600mm和1600mm位置分別布置2套錨索梁，錨索角度分別為30°和-15°（向上為正向），其布置示意圖如圖2所示。其中槽鋼長度為2.4m，在槽鋼設置兩個Φ1.8m中心孔布置錨索，錨索采用規(guī)格為Φ22mm×5300mm，排距為1800mm，每根錨索采用1支K2355和2支Z2355樹脂錨固劑錨固。

在距離巷道底板500mm位置布置梯子梁，梯子梁長度為2.4m，在梯子梁設置三個Φ1.8m中心孔布置錨桿，角度為-30°，錨桿規(guī)格為Φ22mm×2400mm，間排距為900mm，每根錨桿采用2支Z2355樹脂錨固劑錨固。其布置示意圖如圖2所示。

3.3頂底板加固

（1）頂板加固

5202巷頂板采用錨索梁加固的方式增強頂板抗變形能力。將原有巷道頂板每排打2根錨索的支護方式改為每排打3根錨索，從而提高巷道抗剪切變形能力，其支護布置示意圖如圖3所示。槽鋼長度為2.4m，在槽鋼設置三個Φ0.9m中心孔布置錨索，錨索采用規(guī)格為Φ22mm×8300mm，排距為900mm，每根錨索采用1支K2355和2支Z2355樹脂錨固劑錨固。

（2）底板加固

5202巷底板采用幫角錨梁和底角錨桿的支護方式防止底板出現(xiàn)底鼓。在距巷道兩幫300mm位置各布置與底板呈60°夾角的錨桿，規(guī)格為Φ22mm×2400mm，每根錨桿采用2支Z2355樹脂錨固劑錨固，其底板加固示意圖如圖3所示。

3.4全斷面注漿加固

巷道注漿加固能夠有效提高圍巖強度，增強巷道抗變形能力。為了加固5202巷破碎圍巖穩(wěn)定性，采用淺部注漿與深部注漿相結合的方式對巷道進行全斷面注漿。注漿材料采用水泥、黃沙、石子配置而成，三者比例為1∶2∶2，水灰比為0.45∶1。分別在巷道頂板、兩幫和底角采用淺部注漿與深部注漿交替進行。

淺部注漿與深部注漿參數各不相同，其中淺部注漿孔深為1.5m，深部注漿為3.2m;淺部注漿與深部注漿直徑都為42mm，間排距都為1.2m×1.6m;淺部注漿錨桿規(guī)格為Φ25mm×500mm，深部注漿錨桿規(guī)格為Φ22mm×3000mm。在巷道靠近底角位置幫部和底板處，分別各布置1個深注漿孔和淺注漿孔，布置角度與巷道底板呈30°夾角。

4加固效果檢驗

巷道原支護方式進行優(yōu)化后，通過監(jiān)測巷道圍巖變形量以及錨索受力情況對5202巷圍巖加固效果進行監(jiān)測，監(jiān)測結果如圖4所示。

由圖4可知，0～20d，巷道圍巖變形量和錨索受力變化小;20～80d，受工作面回采動壓的影響，巷道圍巖變形量和錨索受力逐漸增大;100d以后，加固技術對巷道圍巖整體穩(wěn)定性的效果逐漸體現(xiàn)，注漿加固技術保證了破碎圍巖的整體性，錨索受力處于合理的區(qū)間內，支護效果明顯。在巷道原錨網支護方式下，補強錨索支護后，提高和巷道圍巖抗變形能力，巷道圍巖變形量減小。

由圖4中巷道圍巖變形量監(jiān)測結果可知，5202巷優(yōu)化原支護方式后，巷道頂板最大下沉量為74mm，相比加固前減少了58.9%;兩幫最大移近量為310mm，相比加固前減少了68.2%;最大底鼓量為267mm，相比加固前減少了65.8%。根據監(jiān)測結果可知，加固技術有效地提高了巷道整體強度，減小了巷道圍巖變形破壞，保證了巷道的穩(wěn)定性，對礦井的安全生產具有重要的意義。

5結論

（1）以某礦5202巷為研究對象，分析了巷道原支護方式以及支護后變形狀況，采用原支護方式頂板最大下沉量、兩幫最大移近量、最大底鼓量分別180mm、976mm、780mm。

（2）對巷道原有支護形式進行優(yōu)化，采用錨索梁的支護方式加固破碎圍巖巷道兩幫，采用幫角錨梁和底角錨桿的支護方式防止底板出現(xiàn)底鼓，采用錨索梁的方式增強頂板的強度，采用全斷面注漿加固的方式修復破碎的圍巖，并分別設計了支護參數。

（3）通過監(jiān)測巷道圍巖變形量以及錨索受力情況對巷道圍巖加固效果進行監(jiān)測，從監(jiān)測結果可知，巷道頂板最大下沉量、兩幫最大移近量、最大底鼓量分別比加固前減少了58.9%、68.2%、65.8%，根據監(jiān)測結果可知，加固取得了良好的效果。

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