动压影响条件下底板软岩巷道支护技术研究.pdf

科学管理 226 2023年第9期软岩巷道支护，历来是矿山巷道工程的难题。特别是煤层顶底板岩性均为软岩时，煤巷围岩变形量较大、控制难度较高，特别是巷道周边存在采掘作业面时，巷道在采动压力作用下围岩变形更为明显。众多学者对动压影响软岩巷道支护进行研究，其中杨刚1以屯兰矿18503工作面巷道支护为工程背景，综合使用理论分析、现场实测以及数值模拟分析等技术手段，对软岩围岩变形破坏机理以及围岩变形诱因进行分析，并提出强化围岩稳定性及支护体系强度为核心的围岩支护方案，实现了巷道围岩变形有效控制；刘建功2以x辛置矿运输下山支护为例，通过理论分析构建动压影响软岩巷道围岩塑性区分布范围计算模型，并通过钻孔窥视技术验证理论计算模型，根据围岩塑性区分布范围提出通过全断面双壳锚注技术支护围岩，实现动压影响软岩巷道围岩变形有效控制。本文以焦煤矿8505工作面回风巷围岩控制为工程背景，针对性提出动压软岩巷道围岩支护技术方案，实现了巷道围岩有效控制。1 矿井概况焦煤矿位于山西怀仁市何家堡乡石井村，井田面积4.339km2，设计生产能力150万吨/年，8505工作面现主要开采5#煤层，煤层平均倾角4.6平均厚度3.5m，直接顶为3.86.7m 泥岩、硬度1.52.7，基本顶为3.78.5m 的粉砂岩、硬度3.75.6；直接底为2.23.9m泥岩、硬度1.52.7，基本底为厚度 4.17.4 m 的石灰岩、岩体普氏硬度 3.46.2。8505工作面回风巷沿着5号煤底板掘进，长度3200m，巷道顶底板均为泥岩，加之巷道周边采掘影响，巷道出现较为明显的底鼓、巷帮收敛变形。对巷道围岩变形监测发现巷道水平收敛量介于150580mm、底鼓量介于290760mm，围岩变形量大给巷道正常使用带来制约。矿井经过综合技术分析并结合工作面回风巷现场情况，提出采用注浆锚杆+表面喷浆方式对巷道围岩进行支护，通过注浆锚杆提高顶板、底板泥岩强度及抗变形能力，表面喷浆实现表面岩体裂隙封堵，解决围岩强度低、动压影响下巷道巷道围岩变形量大问题，为巷道使用创造良好条件。2 巷道原支护存在问题分析及支护参数优化2.1 巷道原支护问题分析2.1.1 原支护方案8505工作面回风巷净宽、净高分别为 5.3m、4.2m，净断面积为 23.26m2，巷道断面大且顶底板均为软弱的泥岩。用锚网索支护方式，断面如图1所示。顶板用规格22mm2500mm螺纹钢锚杆+规格150mm150mm10mm高强度方形托盘，每排8根，设计间排距800mm750mm；护表用桁架（12mm钢筋焊接组成），宽为80mm、长为5250mm。顶板补强用规格21.6mm8500mm钢绞线锚索+规格300mm300mm16mm高强方形托盘，锚索按照43布置方式，一排3、4 根时间距分别为1600mm、1200mm，排距均为1200mm。巷帮用22mm2500mm螺纹钢锚杆+规格150mm150mm10mm托盘+W钢带支护，锚杆间排距800mm900mm，最上部锚杆距顶板400mm。补强锚索用21.6mm4300mm，钢绞线300mm300mm16mm托盘，锚索间排距1600mm、1600mm。在巷道顶板及底板上均铺设宽长=1540mm940mm金属网，巷道底板不支护。巷道原支护断面结构如图1所示。图1 巷道原支护断面（mm）动压影响条件下底板软岩巷道支护技术研究李晓海大同市焦煤矿有限责任公司 山西 大同 037000摘要：针对焦煤矿8505工作面地质条件，巷道支护状况以及围岩破坏特征，分析得出了影响该大巷失稳破坏的主要原因。在原有支护的基础上设计了锚杆+注浆+喷浆的联合支护方案，并在此方案基础上，进行了巷道支护效果观测.观测结果表明，巷道采用的支护技术是合理的，所选用的主要技术参数是安全的，其支护形式及主要技术参数可为类似条件下的矿井借鉴.关键词：软岩巷道 联合支护 注浆加固 227 科学管理2023年第9期2.1.2 支护方案存在问题分析焦煤矿8505工作面回风巷顶底板均为软弱的泥岩，原支护方案未支护底板。巷道在围岩蠕变以及附近回采巷道采动压力作用下会出现变形，由于底板未支护，则首先会导致底鼓量大；巷道底鼓严重会导致巷帮、顶板变形量增大，进而影响巷道正常使用。2.2 巷道支护方案优化2.2.1 优化支护设计根据工作面回风巷围岩变形特征以及原有巷道支护方案存在的问题，提出在巷道原有锚网索支护方案基础上，采用注浆锚杆提高顶底板及巷帮岩体强度，通过表层喷浆方式封闭巷道围岩，降低水、空气等影响。顶底板及巷帮用型号 ZJS25、规格25mm2500mm的自进式锚杆。顶板自进式锚杆布置在原锚杆中，间排距为1500mm、1600mm，巷帮间排距分别为1800mm、1600mm；底板自进式锚杆间排距 2000mm、1600mm布置，两侧锚杆外插30，中部锚杆垂直底板布置。具体优化后巷道围岩支护方案布置如图2所示。图2 优化后巷道支护断面（mm）2.2 支护工艺对刷扩巷道断面后全断面（顶底板及巷帮）喷浆，喷浆层厚 50mm、强度 C20，通过喷射混凝土不仅可实现围岩支护而且便于注浆泵、钻机等设备安装，同时喷浆层可降低围岩注浆外溢量。锚杆施工 4 排后集中注浆，以便提高施工效率，注浆后对再喷射厚 50mm混凝土。3 巷道围岩支护效果在工作面回风巷采用自进式锚杆进行注浆加固后，在巷道内布置测站对围岩变形进行为期 3 个月监测，现场间隔 150m 布置2个测站，单个测站内数据监测间隔为 7d，具体围岩变形监测结果见表 1。由表1监测结果分析，1 号测站在 2021年6月 1日6月7日时间范围内，顶底板及巷帮累积变 形量为10mm、8mm，2号测站顶底板及巷帮累积变形量为2mm、3mm；围岩变形量较小，通过采用自进式锚杆并对围岩进行注浆，可显著提升顶底板及巷帮稳定性，降低采动压力影响，以便为巷道后续使用创造良好条件。表1 工作面回风巷围岩变形监测结果监测时间1号测站变形量/mm2号测站变形量/mm顶底板巷帮顶底板巷帮2021年6月1日 00002021年6月2日11002021年6月3日11012021年6月4日23102021年6月5日11012021年6月6日10002021年6月7日11104 结束语8505工作面回风巷顶底板岩性均为泥岩，自身承载能力较差，巷道支护完成后在地应力以及采动压力等作用下呈现出底鼓量大、顶板及巷帮收敛严重等问题，给巷道后续使用带来显著制约。结合巷道原有支护方案及现场地质条件，分析得出巷道顶底板自身强度低以及巷道底板未支护是导致围岩变形过大的主要原因。在巷道原支护方案基础上，用自进式锚杆+注浆+喷浆方式加固围岩，并依据现场情况设计加固方案。现场应用后，工作面回风巷顶底板及巷帮变形较小，其中监测到顶底板变形为10mm，实现动压影响软岩巷道围岩控制。参考文献1 杨刚.复杂矿压下巷道软岩支护技术研究与应用 J.科技创新导报，2020（36）：17.2 刘建功.复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术研究与应用 J.能源与环保，2019，41（2）:5.