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【摘 要】： 随着矿井开采的不断延伸，深井、高低压巷道的支护问题日益突出，针对这一课题许多矿井和科研单位都在研究。本文主要对淮南矿区潘三矿东四下部采区一条二水平巷道在深埋藏、围岩破碎、压力大、使用年限长久，常规支护方法难以支护的问题进行研究，制定了全长锚固支护技术方案，并在现场应用。通过实践证明该支护技术能有效控制深井高地压巷道围岩变形大、变形快的问题。
【关键词】高地压巷道；全长锚固支护；研究应用
1、引言
随着矿井开采的不断延深，深井、高地压巷道支护问题日益突出，成为淮南矿区各生产矿井面临的技术课题之一。潘三矿东四2111（1）轨顺进料联巷巷道因其埋深大、围岩破碎、使用年限长久等原因导致其巷道变形量大，变形快，虽历经多次常规的支护方法修复仍变形严重。
2014年1月份，矿井制定了全长锚固支护技术方案对该条巷道进行修复，从支护参数的选择确定到施工现场的工程应用表明：采用新型注浆锚杆（索）配合注浆材料的全长锚固支护技术方案不仅可以显著改善巷道围岩受力状态，从而有效控制巷道围岩的变形与破坏。同时对于深井高地压应力巷道的治理，具有重大的推广及应用价值。
1.1 工程地质概况
潘三矿—817m二水平11槽2111（1）轨顺进料联巷位于东四采区，井下位置东至东四11-2煤采区下山，西至工业广场保护煤柱，巷道全长65m。该巷道中间部分上覆-750m东四变电所，与变电所垂直距离为5m，其北部的1792（1）工作面已于 2008年7月22日收作，南部的-817m东翼轨道大巷正在施工，西部的2111（1）工作面轨顺己拨门掘进完成600m，东部的17181（1）工作面正在回采中，上覆13-1煤的1792（3） 工作面已于 2011.08.11收作。
1.2 巷道围岩结构与岩性分析
采用TJGD20型钻孔窥视仪装置对2111（1）轨顺进料联巷巷道顶板打8.5米深孔进行顶板岩性窥视，巷道围岩主要以泥岩为主，厚度5.5米，其次是煤厚度为0.6米，粉细砂岩厚度为2.4米。
1.3 修复前巷道维护状况：
根据2111（1）轨顺掘进前对2111（1）轨顺进料巷的现场调查，以及2111（1）轨顺进料巷其周边巷道的平面布置图，如图1-2所示。2111（1）轨顺进料巷现有巷道支护可分为以下两段：
图1-2 2111（1）轨顺进料联巷与周边巷道平面布置图
（1）锚喷段巷道：如图1-1中的AB、CD段，总长约50m左右，该段巷道采用锚索网支护，巷道表面喷层厚约50mm，锚杆规格为Φ20×2200mm，间排距为800×800mm；锚索规格为18×6300mm，间排距为1400×1400mm，锚索布置形式为3-0-3，总体说该段巷道支护锚杆直径小，且锚杆支护密度小，巷道支护强度较低，部分地段肩角开裂，帮角风化较严重，如图1-2所示。在施工前，采用TJGD20型钻孔窥视仪装置对巷道顶板打6000mm深孔进行顶板岩性窥视，如图1-3所示。
（a）巷道帮部组合破坏 （b）顶板下沉、喷层剥落及“网兜”现象
图1-3锚喷段巷道实照
（2） 架棚段巷道：如图1-1中的BC段，总长约15m左右。架棚支护段巷道棚距为600mm，共施工四排拉条，支护结构整体稳定性差，部分U型棚顶梁弯曲、折断、倾斜严重，且棚后背板大多没有背实，如图1-4所示。
（a）巷道肩角，U型钢外露
（b）巷道顶板背板、喷层脱落
图1-4架棚段巷道实照
1.4从巷道变形及破坏状况看，该巷道具有如下几个特点：
1） 巷道围岩工程性质：巷道围岩岩性破碎，软弱，顶底板岩性以泥岩为主。
2） 巷道埋深大：巷道标高为-750m，巷道支护属于典型的深井高地压巷道支护。
3）支护能效低，适应性差：2111（1）轨顺进料巷原做为东四17171（1）轨顺底抽巷联巷及东四11槽西回风煤下山联巷，其己使用多年。原有支护强度显著不足，无动压影响下已出现肩角开裂、U型棚弯曲等明显变形。后期在2111（1）轨顺掘进及17181（1）工作面回采期间，围岩将近一步受其掘进扰动及采动影响，次生应力现象将进一步明显。
4）巷道控制要求高：2111（1）轨顺进料巷将做为后期2111（1）工作面轨顺主要行人、运输通道，即工作面回采期间不允许巷道围岩发生大变形，对巷道控制要求高。
2、2111（1）轨顺进巷联巷支护技术方案及支护参数
2.1支护技术方案要点
（1）结合现场实际，2111（1）轨顺进料联巷中间部分BC段因其上覆—750m东四变电所，且该段巷道内原有U型棚支护完好，特决定巷道交叉位置处前后共10m范围不予修复。
（2）用组合锚索替代单体锚索
采用组合锚索支护，即采用采用T3钢带作为组合梁将相邻的单体锚索联系起来，形成对顶板的整体式、组合式支护。显著提高钢带的抗弯性能，充分发挥和利用锚索的设计支护强度，防止在顶板压力作用下超过梁的许用应力而弯曲屈服，造成锚索间岩体压力卸載。
（3）适当加大锚索长度，保证锚索锚固可靠。保证在锚索的支护期限内，或在巷道的服务期间内，使锚索的锚固段始终处在巷道围岩的弹性区内。
（4）中空注浆全长锚固锚索支护。采用该类型锚索可将锚固形式由现有的拉力集中型锚固结构改变成拉力分散型锚索锚固结构。
（5）采用改进的锚索注浆方式，在不改变现有锚索锚固结构的同时，在自由段注浆，使锚索由端锚变为全长锚固，大幅度提高锚索的锚固力，由拉力集中型变为拉力分散型，显著提高锚索利用率和防腐性能。
（6）巷道修复段每隔15m设置一组观测点，每月进行一次测量，测量数据图2-3 2.2 巷道断面形状及断面积
巷道采用直墙半圆拱形，巷道修复前宽3500mm，高2800mm，净断面积 8.45m?；巷道修复后净宽5100mm，净高4100mm，净断面积17.75m?。
2.2.1巷道顶板及巷帮支护
巷道顶板采用锚梁索支护，两帮采用锚杆支护。锚梁索支护体系由四部分组成（见图2-1）：
1）钢筋网背护 采用φ6.5-900*1700mm钢筋焊接的双层钢筋背板背护围岩表面。相邻钢筋背板相互搭接，搭接长度不小于100mm，压茬处每隔200mm用14#双股铁丝绑扎连接。
2）锚杆支护 中空注浆锚杆规格：Φ22×2500mm，锚杆间排距800×800mm，采用树脂锚固，锚固长度不短于1200m，锚杆孔Φ30m，锚杆垂直围岩表面锚固。
3）围岩表面喷浆 中空注浆锚杆支护施工完成后，对巷道表面喷射混凝土砂浆。砂浆标号C20，喷层厚度50mm。
4）组合式拉力分散型全长锚固锚索（见图2-2） 组合式拉力分散型全长锚固锚索由锚索与T3钢带及注浆垫板组成。组合锚索沿巷道走向布置，锚索间排距1400×1200mm，巷道拱顶和两帮共布置5根锚索， 锚索安装预紧力：≮140KN。T3钢带长3100mm。钢绞线规格：Φ22×8500mm，锚索采用树脂和水泥浆混合全长锚固。靠近孔底部分采用树脂锚固剂锚固，锚固长度2000mm；靠近孔口的其余部分采用水泥砂浆锚固。锚索孔径Φ30mm，孔深8100mm。锚索安装完成后二次喷浆，厚度100mm，要求浆液密实包裹锚索锚索外锚端。
5）注浆材料：采用PO32.5标号硅酸盐水泥，水灰比为0.7：1。
图2-1 2111（1）轨顺进料联巷支护方案
图2-2 2111（1）轨顺进料联巷拉力分散型全长锚固锚索结构示意图
通过八个多月的数据收集可以初步分析：2111（1）轨顺进料联修复段巷道采用全长锚固支护技术方案后，巷道的围岩位移量很少，现巷道基本趋于稳定。并通过内窥镜对该段巷道的顶板进行观测（视频截图2），巷道围岩裂隙注浆材料充填丰盈，降低了围岩位移量。
圖2-5 采用TJGD20型钻孔窥视仪视频截图2
3、全长锚固支护技术应用效果分析：
潘三矿2111（1）轨顺自2014年拨门至目前己完成掘进600m，17181（1）采煤工作面正在回采中。2111（1）轨顺提料巷自修复结束后，巷道受掘进及采动次生应力影响较小且巷道无较大变形，巷道围岩变形量得到控制，目前巷道的支护状况良好。
通过对潘三矿2111（1）轨顺提料巷类利用新型拉力分散型中空注浆锚索材料对深部开采中的高应力区、破碎带等复杂条件下的巷道进行高强全长锚固支护的工程实践证明，全长锚固支护技术与工艺有以下方面的显著特点：一是实现了普通高强度锚索支护的高强度与注浆加固的联合支护。二是中空杆体的内外表面依靠水泥质注浆体提供的碱性环境，使锚索表面形成钝化膜，较好的解决了锚索防腐问题，满足巷道永久支护的长期可靠性要求。三是通过高强注浆泵对中空杆体进行高压注浆，实现了锚杆（索）的全长锚固，同时浆液的扩散固结了破碎、松散岩层，能有效地改善围岩结构，从而显著提高其自稳能力和承载能力。
4、全长锚固支护技术经济效益分析：
对高地压治理巷道采用全长锚固支护技术修复后，可以显著改善巷道围岩受力状态，有效控制巷道围岩的变形与破坏，使围岩强度整体得到提高，避免了巷道重复返修现象，提高了巷道的服务年限，为矿井安全生产奠定了基础。 同时对于深井高地压应力巷道支护问题，具有重大的推广及应用价值。
参考文献：
[1] 何满潮，谢和平. 深部开采岩体力学研究[J]. 岩石力学与工程学报. 2005，24（16）：2803-2803.
[2] 侯朝炯，勾攀峰. 巷道锚杆支护围岩强度强化机理研究[J]. 岩石力学与工程学报，2000，19（3）：342-345
[3] 马念杰，侯朝炯. 巷道矿压理论及应用[M]. 北京：煤炭工业出版社. 1995： 77-81.
【关键词】高地压巷道；全长锚固支护；研究应用
1、引言
随着矿井开采的不断延深，深井、高地压巷道支护问题日益突出，成为淮南矿区各生产矿井面临的技术课题之一。潘三矿东四2111（1）轨顺进料联巷巷道因其埋深大、围岩破碎、使用年限长久等原因导致其巷道变形量大，变形快，虽历经多次常规的支护方法修复仍变形严重。
2014年1月份，矿井制定了全长锚固支护技术方案对该条巷道进行修复，从支护参数的选择确定到施工现场的工程应用表明：采用新型注浆锚杆（索）配合注浆材料的全长锚固支护技术方案不仅可以显著改善巷道围岩受力状态，从而有效控制巷道围岩的变形与破坏。同时对于深井高地压应力巷道的治理，具有重大的推广及应用价值。
1.1 工程地质概况
潘三矿—817m二水平11槽2111（1）轨顺进料联巷位于东四采区，井下位置东至东四11-2煤采区下山，西至工业广场保护煤柱，巷道全长65m。该巷道中间部分上覆-750m东四变电所，与变电所垂直距离为5m，其北部的1792（1）工作面已于 2008年7月22日收作，南部的-817m东翼轨道大巷正在施工，西部的2111（1）工作面轨顺己拨门掘进完成600m，东部的17181（1）工作面正在回采中，上覆13-1煤的1792（3） 工作面已于 2011.08.11收作。
1.2 巷道围岩结构与岩性分析
采用TJGD20型钻孔窥视仪装置对2111（1）轨顺进料联巷巷道顶板打8.5米深孔进行顶板岩性窥视，巷道围岩主要以泥岩为主，厚度5.5米，其次是煤厚度为0.6米，粉细砂岩厚度为2.4米。
1.3 修复前巷道维护状况：
根据2111（1）轨顺掘进前对2111（1）轨顺进料巷的现场调查，以及2111（1）轨顺进料巷其周边巷道的平面布置图，如图1-2所示。2111（1）轨顺进料巷现有巷道支护可分为以下两段：
图1-2 2111（1）轨顺进料联巷与周边巷道平面布置图
（1）锚喷段巷道：如图1-1中的AB、CD段，总长约50m左右，该段巷道采用锚索网支护，巷道表面喷层厚约50mm，锚杆规格为Φ20×2200mm，间排距为800×800mm；锚索规格为18×6300mm，间排距为1400×1400mm，锚索布置形式为3-0-3，总体说该段巷道支护锚杆直径小，且锚杆支护密度小，巷道支护强度较低，部分地段肩角开裂，帮角风化较严重，如图1-2所示。在施工前，采用TJGD20型钻孔窥视仪装置对巷道顶板打6000mm深孔进行顶板岩性窥视，如图1-3所示。
（a）巷道帮部组合破坏 （b）顶板下沉、喷层剥落及“网兜”现象
图1-3锚喷段巷道实照
（2） 架棚段巷道：如图1-1中的BC段，总长约15m左右。架棚支护段巷道棚距为600mm，共施工四排拉条，支护结构整体稳定性差，部分U型棚顶梁弯曲、折断、倾斜严重，且棚后背板大多没有背实，如图1-4所示。
（a）巷道肩角，U型钢外露
（b）巷道顶板背板、喷层脱落
图1-4架棚段巷道实照
1.4从巷道变形及破坏状况看，该巷道具有如下几个特点：
1） 巷道围岩工程性质：巷道围岩岩性破碎，软弱，顶底板岩性以泥岩为主。
2） 巷道埋深大：巷道标高为-750m，巷道支护属于典型的深井高地压巷道支护。
3）支护能效低，适应性差：2111（1）轨顺进料巷原做为东四17171（1）轨顺底抽巷联巷及东四11槽西回风煤下山联巷，其己使用多年。原有支护强度显著不足，无动压影响下已出现肩角开裂、U型棚弯曲等明显变形。后期在2111（1）轨顺掘进及17181（1）工作面回采期间，围岩将近一步受其掘进扰动及采动影响，次生应力现象将进一步明显。
4）巷道控制要求高：2111（1）轨顺进料巷将做为后期2111（1）工作面轨顺主要行人、运输通道，即工作面回采期间不允许巷道围岩发生大变形，对巷道控制要求高。
2、2111（1）轨顺进巷联巷支护技术方案及支护参数
2.1支护技术方案要点
（1）结合现场实际，2111（1）轨顺进料联巷中间部分BC段因其上覆—750m东四变电所，且该段巷道内原有U型棚支护完好，特决定巷道交叉位置处前后共10m范围不予修复。
（2）用组合锚索替代单体锚索
采用组合锚索支护，即采用采用T3钢带作为组合梁将相邻的单体锚索联系起来，形成对顶板的整体式、组合式支护。显著提高钢带的抗弯性能，充分发挥和利用锚索的设计支护强度，防止在顶板压力作用下超过梁的许用应力而弯曲屈服，造成锚索间岩体压力卸載。
（3）适当加大锚索长度，保证锚索锚固可靠。保证在锚索的支护期限内，或在巷道的服务期间内，使锚索的锚固段始终处在巷道围岩的弹性区内。
（4）中空注浆全长锚固锚索支护。采用该类型锚索可将锚固形式由现有的拉力集中型锚固结构改变成拉力分散型锚索锚固结构。
（5）采用改进的锚索注浆方式，在不改变现有锚索锚固结构的同时，在自由段注浆，使锚索由端锚变为全长锚固，大幅度提高锚索的锚固力，由拉力集中型变为拉力分散型，显著提高锚索利用率和防腐性能。
（6）巷道修复段每隔15m设置一组观测点，每月进行一次测量，测量数据图2-3 2.2 巷道断面形状及断面积
巷道采用直墙半圆拱形，巷道修复前宽3500mm，高2800mm，净断面积 8.45m?；巷道修复后净宽5100mm，净高4100mm，净断面积17.75m?。
2.2.1巷道顶板及巷帮支护
巷道顶板采用锚梁索支护，两帮采用锚杆支护。锚梁索支护体系由四部分组成（见图2-1）：
1）钢筋网背护 采用φ6.5-900*1700mm钢筋焊接的双层钢筋背板背护围岩表面。相邻钢筋背板相互搭接，搭接长度不小于100mm，压茬处每隔200mm用14#双股铁丝绑扎连接。
2）锚杆支护 中空注浆锚杆规格：Φ22×2500mm，锚杆间排距800×800mm，采用树脂锚固，锚固长度不短于1200m，锚杆孔Φ30m，锚杆垂直围岩表面锚固。
3）围岩表面喷浆 中空注浆锚杆支护施工完成后，对巷道表面喷射混凝土砂浆。砂浆标号C20，喷层厚度50mm。
4）组合式拉力分散型全长锚固锚索（见图2-2） 组合式拉力分散型全长锚固锚索由锚索与T3钢带及注浆垫板组成。组合锚索沿巷道走向布置，锚索间排距1400×1200mm，巷道拱顶和两帮共布置5根锚索， 锚索安装预紧力：≮140KN。T3钢带长3100mm。钢绞线规格：Φ22×8500mm，锚索采用树脂和水泥浆混合全长锚固。靠近孔底部分采用树脂锚固剂锚固，锚固长度2000mm；靠近孔口的其余部分采用水泥砂浆锚固。锚索孔径Φ30mm，孔深8100mm。锚索安装完成后二次喷浆，厚度100mm，要求浆液密实包裹锚索锚索外锚端。
5）注浆材料：采用PO32.5标号硅酸盐水泥，水灰比为0.7：1。
图2-1 2111（1）轨顺进料联巷支护方案
图2-2 2111（1）轨顺进料联巷拉力分散型全长锚固锚索结构示意图
通过八个多月的数据收集可以初步分析：2111（1）轨顺进料联修复段巷道采用全长锚固支护技术方案后，巷道的围岩位移量很少，现巷道基本趋于稳定。并通过内窥镜对该段巷道的顶板进行观测（视频截图2），巷道围岩裂隙注浆材料充填丰盈，降低了围岩位移量。
圖2-5 采用TJGD20型钻孔窥视仪视频截图2
3、全长锚固支护技术应用效果分析：
潘三矿2111（1）轨顺自2014年拨门至目前己完成掘进600m，17181（1）采煤工作面正在回采中。2111（1）轨顺提料巷自修复结束后，巷道受掘进及采动次生应力影响较小且巷道无较大变形，巷道围岩变形量得到控制，目前巷道的支护状况良好。
通过对潘三矿2111（1）轨顺提料巷类利用新型拉力分散型中空注浆锚索材料对深部开采中的高应力区、破碎带等复杂条件下的巷道进行高强全长锚固支护的工程实践证明，全长锚固支护技术与工艺有以下方面的显著特点：一是实现了普通高强度锚索支护的高强度与注浆加固的联合支护。二是中空杆体的内外表面依靠水泥质注浆体提供的碱性环境，使锚索表面形成钝化膜，较好的解决了锚索防腐问题，满足巷道永久支护的长期可靠性要求。三是通过高强注浆泵对中空杆体进行高压注浆，实现了锚杆（索）的全长锚固，同时浆液的扩散固结了破碎、松散岩层，能有效地改善围岩结构，从而显著提高其自稳能力和承载能力。
4、全长锚固支护技术经济效益分析：
对高地压治理巷道采用全长锚固支护技术修复后，可以显著改善巷道围岩受力状态，有效控制巷道围岩的变形与破坏，使围岩强度整体得到提高，避免了巷道重复返修现象，提高了巷道的服务年限，为矿井安全生产奠定了基础。 同时对于深井高地压应力巷道支护问题，具有重大的推广及应用价值。
参考文献：
[1] 何满潮，谢和平. 深部开采岩体力学研究[J]. 岩石力学与工程学报. 2005，24（16）：2803-2803.
[2] 侯朝炯，勾攀峰. 巷道锚杆支护围岩强度强化机理研究[J]. 岩石力学与工程学报，2000，19（3）：342-345
[3] 马念杰，侯朝炯. 巷道矿压理论及应用[M]. 北京：煤炭工业出版社. 1995： 77-81.