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一、 概述
淮北袁店煤矿属于高瓦斯、双突矿井。巷道压力较大，施工中要强化过断层带的顶板管理工作，优化支护形式。矿区域水文地质条件较复杂。砂岩中高角度裂隙发育，但裂隙发育具不均一性。且富水性较弱，煤系砂岩裂隙水处于半封闭状态，另外，构造造成的围岩破碎，其碎胀压力也容易使围岩产生碎胀变形。对于如此大的构造应力和松散围岩，采用被动的或单一的支护方式是难以奏效的。
二、 支护方式的选择
为适应巷道难维护的特点，应优先选择具有如下特点的支护形式：
1、直接作用于周边浅部围岩，针对破坏特点、强度弱化的原因及时有效地采取加固措施。
2、在巷道围岩的变形过程中维护，在不同阶段分别采取“护”、“让”、“支”、“限”的技术，以适应围岩的变形特征，并最大限度地利用围岩的自承能力，实现围岩稳定。
3、主动加固并直接改善围岩破裂体力学性能，以最大限度地提高围岩的承载能力，促使围岩形成整体结构。
4、由于构造应力的方向性、岩体赋存的不均匀性和分层性，巷道周围会出现一些薄弱部位，应及时采取主动支护手段，有效地强化这些关键部位。
三、巷道支护设计
（一）采用的支护技术路线
由于袁店矿井煤层埋藏深、地压大，地质条件复杂，根据施工单位的实际管理经验和操作技术特点及以动态分步加固、过程控制的软岩巷道综合控制思想，结合巷道难维护的特点、支护选型原则，本设计采用分段支护的思想，因地制宜，以锚网+锚索+喷射混凝土主动支护为主，多种支护方式并用，既保证巷道支护的稳定可靠，又兼顾经济合理适应快速掘进的需要。
（二）具体支护形式
根据巷道围岩赋存情况，将矿区围岩稳定性分为三种区域，分别采取不同的支护形式。
1、 围岩分类：
围岩分类 岩层描述 巷道开掘后围岩的稳定状态（3-5m跨度） 岩种举例
类别 名称
Ⅰ 稳定岩层 1、完整坚硬岩层，不易风化
2、层状岩层层间胶结好，无软弱夹层 围岩稳定，长期不支护无碎块掉落现象 完整的玄武岩、石英质砂岩等
Ⅱ 稳定性较好岩层 1完整比较坚硬岩层
2、层状岩层，胶结较好
3、坚硬块状岩层，裂隙面闭合，无泥质充填 能维持一个月以上稳定，会产生局部岩体掉落 胶结好的砂岩、砾岩等
Ⅲ 中等稳定岩层 1、完整的中硬岩层
2、层状岩层以坚硬岩层为主，加有少数软岩层
3比较坚硬的块状岩层 围岩的稳定时间仅有几天 砂岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩、硬质凝灰岩
Ⅳ 稳定性较差岩层 1、较软的完整岩层
2、中硬的层状岩
3、中硬的块状岩层 围岩很容易产生冒顶片帮 页岩、泥岩、胶结不好的砂岩、硬煤
Ⅴ 不稳定岩层 1、易风化潮解剥落的松软岩层
2、各种类破碎岩层 炭质页岩、花斑泥岩、软质凝灰岩、煤、破碎的各类岩石
（三）支护形式
（1）、当围岩完整，稳定性高区域如：Ⅰ、Ⅱ类岩层（即岩层完整性好，开挖后不立即支护也能保持完整，没有明显破裂和变形），采用锚网喷＋锚索＋注浆支护。
锚杆采用Φ20 ×2400mm等强树脂锚杆，喷厚150mm，钢筋网采用Φ6mm带肋钢筋加工，长×宽=1600×900mm，网格100×100mm，錨杆间排距700×700mm，喷射砼强度C20。
（2）、围岩稳定程度中等区域如：Ⅲ类岩层（即顶板岩层块状胶结程度较高，开挖后自稳能力强，但岩层节理较发育，易出现预生裂隙），采用锚网喷＋U36型棚＋注浆支护。
例如架棚巷道净断面尺寸底宽×中高=5200 mm×4200mm。采用锚架喷注方案，具体施工工艺流程为：锚网喷→U型棚支护→喷浆→壁后注浆。
2.1 U36型棚支护
爆破后敲帮问顶，将活矸处理掉，若顶板十分破碎，可采用超前预注浆，布置5～7根超前预注浆锚杆，注马丽散超前管理顶板，并采用撞楔进行超前加强支护，超前注浆锚杆兼作撞楔使用，撞楔间距为200mm。
2.2喷浆后壁后充填
架棚完毕后，喷射混凝土，一定要将U型钢后喷射均匀和充填密实。
喷射混凝土封闭围岩，防止围岩风化潮解，混凝土配比，水泥:黄沙:石子=1:2:2。喷层厚度100mm，确保将U型棚完整封闭，并保证U型棚后有不少于设计喷厚90%的混凝土垫层，防止注浆时跑漏浆液；喷射混凝土作业紧跟迎头施工，喷射后混凝土要7天内三班洒水养护。
2.3 壁后充填注浆
注浆材料采用425#普通硅酸盐水泥（也可采用水泥水玻璃双液浆）或化学浆液注浆控顶，进行封堵大型裂隙和浅层破碎围岩体加固。
按设计要求，将浆液注入到巷道轮廓以外的松散的岩体内，使松散的岩体粘结，形成一个注浆硬壳帷幕，并根据需要控制粘结高度。
注浆采用425#普通硅酸盐水泥，水灰比0.85～1.0。
2.4锚杆、关键部位锚索支护
在充填注浆结束后采用M20-Φ20×2400mm锚杆对帮、顶板进行支护。锚杆间距为800mm，排距600mm；在巷道顶区每两排棚距(6000mm)布置3套Φ17.8×6300mm顶部锚索（锚索与锚杆错开布置），锚索间距1500mm，安装锚索时顶锚索每孔使用一卷K2550和两卷Z2550型树脂药卷。
2.5 帮部锚杆及锚索强化支护
滞后迎头适当距离进行帮部锚杆支护及帮部锚索加强支护方案（紧跟扒矸机后施工）。
帮部锚杆间距为800mm，排距6000mm。
在巷道帮部布置2套Φ17.8×6300mm帮部锚索，锚索间距1500mm，安装帮锚索使用一卷K2550和两卷Z2550型树脂药卷，预紧力120kN。
2.6 帮部锁腿加强方案
考虑到现场围岩破碎，结合后路巷道的维护情况，必须对U型棚进行锁腿加强支护，可根据前面工序在扒矸机后进行，在复喷与深孔注浆后完成。
每一架U型棚在1m腰线向下500mm位置进行锚索配合11#工字钢锁腿，每根工字钢均匀布置3根锚索，锚索间距1500mm，工字钢长度4m。
（3）、过断层破碎带及穿煤期间，围岩稳定性较差,不具备可锚性区域如：Ⅳ、Ⅴ类岩层 (即岩层胶结程度低，开挖后自稳能力差，空顶自稳时间很短或随掘随冒，采用超前支护撞楔护顶，当顶板自稳时间极短，不能满足顶板锚杆施工的严重破碎段，宜采用超前预注浆的方式固顶)，采用36U型棚＋打明锚杆＋滞后注浆支护。
全封闭架锚注方案工艺流程为：超前预注浆→U型棚支护→初喷后充实→喷浆→壁后注浆→打明锚杆。
四、说明
（1）为了保持巷道稳定，不需再进行返修，特殊情况可考虑局部加固；
（2）从支护方案及支护理论上，要着眼于注浆与锚注联合支护，充分利用围岩自身承载能力，实现主动支护，保证支护结构的稳定；
（3）要充分考虑到巷道围岩破碎的特点，采用全断面支护；
（4）加强对水的治理，改善围岩物理力学性能，提高支护结构的承载能力；
（5）支护方案在满足技术前提下，确保安全生产，力争尽量降低成本，加快施工速度，降低劳动强度，提高经济效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
淮北袁店煤矿属于高瓦斯、双突矿井。巷道压力较大，施工中要强化过断层带的顶板管理工作，优化支护形式。矿区域水文地质条件较复杂。砂岩中高角度裂隙发育，但裂隙发育具不均一性。且富水性较弱，煤系砂岩裂隙水处于半封闭状态，另外，构造造成的围岩破碎，其碎胀压力也容易使围岩产生碎胀变形。对于如此大的构造应力和松散围岩，采用被动的或单一的支护方式是难以奏效的。
二、 支护方式的选择
为适应巷道难维护的特点，应优先选择具有如下特点的支护形式：
1、直接作用于周边浅部围岩，针对破坏特点、强度弱化的原因及时有效地采取加固措施。
2、在巷道围岩的变形过程中维护，在不同阶段分别采取“护”、“让”、“支”、“限”的技术，以适应围岩的变形特征，并最大限度地利用围岩的自承能力，实现围岩稳定。
3、主动加固并直接改善围岩破裂体力学性能，以最大限度地提高围岩的承载能力，促使围岩形成整体结构。
4、由于构造应力的方向性、岩体赋存的不均匀性和分层性，巷道周围会出现一些薄弱部位，应及时采取主动支护手段，有效地强化这些关键部位。
三、巷道支护设计
（一）采用的支护技术路线
由于袁店矿井煤层埋藏深、地压大，地质条件复杂，根据施工单位的实际管理经验和操作技术特点及以动态分步加固、过程控制的软岩巷道综合控制思想，结合巷道难维护的特点、支护选型原则，本设计采用分段支护的思想，因地制宜，以锚网+锚索+喷射混凝土主动支护为主，多种支护方式并用，既保证巷道支护的稳定可靠，又兼顾经济合理适应快速掘进的需要。
（二）具体支护形式
根据巷道围岩赋存情况，将矿区围岩稳定性分为三种区域，分别采取不同的支护形式。
1、 围岩分类：
围岩分类 岩层描述 巷道开掘后围岩的稳定状态（3-5m跨度） 岩种举例
类别 名称
Ⅰ 稳定岩层 1、完整坚硬岩层，不易风化
2、层状岩层层间胶结好，无软弱夹层 围岩稳定，长期不支护无碎块掉落现象 完整的玄武岩、石英质砂岩等
Ⅱ 稳定性较好岩层 1完整比较坚硬岩层
2、层状岩层，胶结较好
3、坚硬块状岩层，裂隙面闭合，无泥质充填 能维持一个月以上稳定，会产生局部岩体掉落 胶结好的砂岩、砾岩等
Ⅲ 中等稳定岩层 1、完整的中硬岩层
2、层状岩层以坚硬岩层为主，加有少数软岩层
3比较坚硬的块状岩层 围岩的稳定时间仅有几天 砂岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩、硬质凝灰岩
Ⅳ 稳定性较差岩层 1、较软的完整岩层
2、中硬的层状岩
3、中硬的块状岩层 围岩很容易产生冒顶片帮 页岩、泥岩、胶结不好的砂岩、硬煤
Ⅴ 不稳定岩层 1、易风化潮解剥落的松软岩层
2、各种类破碎岩层 炭质页岩、花斑泥岩、软质凝灰岩、煤、破碎的各类岩石
（三）支护形式
（1）、当围岩完整，稳定性高区域如：Ⅰ、Ⅱ类岩层（即岩层完整性好，开挖后不立即支护也能保持完整，没有明显破裂和变形），采用锚网喷＋锚索＋注浆支护。
锚杆采用Φ20 ×2400mm等强树脂锚杆，喷厚150mm，钢筋网采用Φ6mm带肋钢筋加工，长×宽=1600×900mm，网格100×100mm，錨杆间排距700×700mm，喷射砼强度C20。
（2）、围岩稳定程度中等区域如：Ⅲ类岩层（即顶板岩层块状胶结程度较高，开挖后自稳能力强，但岩层节理较发育，易出现预生裂隙），采用锚网喷＋U36型棚＋注浆支护。
例如架棚巷道净断面尺寸底宽×中高=5200 mm×4200mm。采用锚架喷注方案，具体施工工艺流程为：锚网喷→U型棚支护→喷浆→壁后注浆。
2.1 U36型棚支护
爆破后敲帮问顶，将活矸处理掉，若顶板十分破碎，可采用超前预注浆，布置5～7根超前预注浆锚杆，注马丽散超前管理顶板，并采用撞楔进行超前加强支护，超前注浆锚杆兼作撞楔使用，撞楔间距为200mm。
2.2喷浆后壁后充填
架棚完毕后，喷射混凝土，一定要将U型钢后喷射均匀和充填密实。
喷射混凝土封闭围岩，防止围岩风化潮解，混凝土配比，水泥:黄沙:石子=1:2:2。喷层厚度100mm，确保将U型棚完整封闭，并保证U型棚后有不少于设计喷厚90%的混凝土垫层，防止注浆时跑漏浆液；喷射混凝土作业紧跟迎头施工，喷射后混凝土要7天内三班洒水养护。
2.3 壁后充填注浆
注浆材料采用425#普通硅酸盐水泥（也可采用水泥水玻璃双液浆）或化学浆液注浆控顶，进行封堵大型裂隙和浅层破碎围岩体加固。
按设计要求，将浆液注入到巷道轮廓以外的松散的岩体内，使松散的岩体粘结，形成一个注浆硬壳帷幕，并根据需要控制粘结高度。
注浆采用425#普通硅酸盐水泥，水灰比0.85～1.0。
2.4锚杆、关键部位锚索支护
在充填注浆结束后采用M20-Φ20×2400mm锚杆对帮、顶板进行支护。锚杆间距为800mm，排距600mm；在巷道顶区每两排棚距(6000mm)布置3套Φ17.8×6300mm顶部锚索（锚索与锚杆错开布置），锚索间距1500mm，安装锚索时顶锚索每孔使用一卷K2550和两卷Z2550型树脂药卷。
2.5 帮部锚杆及锚索强化支护
滞后迎头适当距离进行帮部锚杆支护及帮部锚索加强支护方案（紧跟扒矸机后施工）。
帮部锚杆间距为800mm，排距6000mm。
在巷道帮部布置2套Φ17.8×6300mm帮部锚索，锚索间距1500mm，安装帮锚索使用一卷K2550和两卷Z2550型树脂药卷，预紧力120kN。
2.6 帮部锁腿加强方案
考虑到现场围岩破碎，结合后路巷道的维护情况，必须对U型棚进行锁腿加强支护，可根据前面工序在扒矸机后进行，在复喷与深孔注浆后完成。
每一架U型棚在1m腰线向下500mm位置进行锚索配合11#工字钢锁腿，每根工字钢均匀布置3根锚索，锚索间距1500mm，工字钢长度4m。
（3）、过断层破碎带及穿煤期间，围岩稳定性较差,不具备可锚性区域如：Ⅳ、Ⅴ类岩层 (即岩层胶结程度低，开挖后自稳能力差，空顶自稳时间很短或随掘随冒，采用超前支护撞楔护顶，当顶板自稳时间极短，不能满足顶板锚杆施工的严重破碎段，宜采用超前预注浆的方式固顶)，采用36U型棚＋打明锚杆＋滞后注浆支护。
全封闭架锚注方案工艺流程为：超前预注浆→U型棚支护→初喷后充实→喷浆→壁后注浆→打明锚杆。
四、说明
（1）为了保持巷道稳定，不需再进行返修，特殊情况可考虑局部加固；
（2）从支护方案及支护理论上，要着眼于注浆与锚注联合支护，充分利用围岩自身承载能力，实现主动支护，保证支护结构的稳定；
（3）要充分考虑到巷道围岩破碎的特点，采用全断面支护；
（4）加强对水的治理，改善围岩物理力学性能，提高支护结构的承载能力；
（5）支护方案在满足技术前提下，确保安全生产，力争尽量降低成本，加快施工速度，降低劳动强度，提高经济效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。