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【摘 要】 通过对梅河煤矿四井+55水平大巷巷道支护技术研究，在地质条件和开采现状方面分析了梅河四井软岩地质条件和受采动影响下巷道变形的原因。研究采用“锚网喷浆U型钢棚联合支护技术”对巷道的顶板、两帮和底板同时加固，提高巷道围岩强度和支护自身的承载能力，有效控制巷道严重变形现象的发生，巷道在使用过程中达到设计要求。
【关键词】 巷道严重变形；深部软岩；采动影响；地质构造影响；锚网喷浆U型钢环形棚联合支护
煤矿的巷道施工，在开挖后，围岩压力重新分布，使压力集中在巷道周围，巷道支护受压后，产生了变形现象。同时巷道支护受到深部采动影响、地质构造影响，造成巷道严重变形，导致巷道断面减小，对矿井通风、运输工作造成困难，严重影响煤矿的正常生产，甚至发生安全事故。
梅河煤矿四井+55水平大巷，在使用过程中巷道严重变形，顶板下沉量最大达到600mm，两帮移近量达到500mm，底板鼓起最大达到500mm。难以满足巷道通风、运输、行人、输水等工作要求，严重影响矿井安全生产。必须采用先进的支护技术进行治理，来满足矿井生产的要求。
1 工程概况
梅河煤矿四井+55水平大巷，位于本井田底部岩段（E1）和下含煤段（E2）地层中。巷道长度200m。底部岩段地层厚度100～240m，由褐色、灰绿或赤紫色呈花斑状的泥岩、粉砂岩和灰白色粗中粒砂岩组成。一般底部颗粒较粗，在西部和南部相变为砾岩，泥质胶结，层理不明显，分选性磨圆度均差。不整合于白垩系之上。下含煤段地层厚度40～90米，由灰黑色、褐灰色泥岩夹薄层灰、浅绿色粉砂岩、灰白色砂岩和煤层组成。泥岩含铝土质，呈鳞片状或薄片状，砂岩、粉砂岩的成份以石英、长石为主，胶结不好，层理不发育。该岩段为井田的主含煤地层，含煤两层，即12号、13号煤层，12号煤层为主采煤层，全井可采，13号煤层局部可采。煤岩层倾角65°，坚固性系数为f=2～3.
+55水平大巷原来采用原来采用Ф3.2m36U型钢环形棚支护，备单层金属网支护，棚距0.5m。巷道使用半年后，开始严重变形，影响生产。煤矿采用多次翻挑维修巷道的方法维持生产，但是每次维修巷道，使用不到半年后，巷道再次变形，每年需要维修两次以上。
2 巷道变性原因分析
2.1巷道围岩岩性分析
+55水平大巷位于煤系地层的底板中，由褐色、灰绿或赤紫色呈花斑状的泥岩、粉砂岩和灰白色粗中粒砂岩组成。煤层底板为泥岩含铝土质，呈鳞片状或薄片状，砂岩、粉砂岩的成份以石英、长石为主，胶结不好，层理不发育。这类岩石比较松软，易冒落，开挖时顶板不稳定，挖掘断面成形不规整，架棚支护后，支护外围已形成松动圈。且岩石易风化，遇水膨胀。这些都是导致巷道顶板压力大，易变性的原因。
2.2地质构造分析
梅河四井井田地质构造为向斜北翼单斜构造，经过F2断层断裂后向斜南翼煤层丢失，剩下断层上盘，向斜北翼的单一急倾斜特厚煤层。F2断层以北伴随多个走向断层，局部煤层被断开，局部煤层重叠，地质构造复杂。所以在巷道掘送和采煤工作面开采时，矿山压力都非常大，特备是在煤岩接触面岩性变化处和断层带范围内，出現过多次冒顶事故。+55水平大巷在这一环境中施工，巷道支护承载强大的矿山压力。
2.3采动影响分析（见图1）
梅河四井开采上下限为+300～-400m。煤层厚度为20～40m，随着开采深度逐渐增加，煤层厚度大，采空区空间大。采用综采放顶煤开采，顶板管理方法为自然垮落法，煤层顶底板大面积垮落，地表大幅度下沉。当采区开采至±0水平以下时，+55水平大巷压力明显增大。分析其原因为受深部开采，+55水平大巷围岩地应力重新分布中，在巷道顶板形成高应力区。顶板和两帮岩石发生塑性变形，巷道围岩岩体破坏，巷道底板岩石在压力作用下，产生拉应力，由于底板为软岩，底板在围岩作用下破坏，巷道两帮的岩体破坏后形成侧向塑性应力，造成了巷道底板鼓起。
3 联合支护技术（见图2）
以往控制巷道变形的方法分为加固法和卸压法。加固法主要是通过加密棚距或增加锚杆锚索长度和密度提高巷道支护强度。卸压法采用在U型钢棚空隙处挖帮卸货，使巷道压力暂时得到缓解，从而达到控制巷道变形的目的。以上两种方法都没有彻底解决+55水平大巷变形的问题。
锚网喷浆备U型钢环形棚联合支护中，锚网喷浆支护能增强围岩整体抗压强度；U型钢环形棚支护能增加承载力。两者之结合达到刚柔并进，内外结合，取其一之长，补其二之不足，完全可以满足巷道支护要求。+55水平大巷经过多次翻修，最后选用锚网喷浆架棚联合支护。
3.1锚网喷浆支护
设计巷道支护断面为净宽4.0m，净高3.0m。锚杆采用Ф22mm×2.4m等强螺纹锚杆，矩形布置，锚杆间排距600×600mm，备双层金属网。树脂全长锚固，锚固力不小于60KN。喷浆厚度100mm，分两次喷浆。首次喷浆在巷道施工完毕立即喷浆，喷浆厚度不小于50mm，第二次喷浆在距离工作面20m以内，喷浆厚度不小于50mm。超挖处必须喷浆填平。
3.2 36U型钢环形棚支护
设计36U型钢环形棚内径3.6m，4节，棚距0.5m。型钢搭接处400mm，搭接处用3付卡子固定，上两道钢板连接固定相邻的两架棚，使支架之间形成整体抗压能力。
3.3防治巷道底鼓措施
设计采用36U型钢环形棚，目的就是封闭底板，防止巷道底板鼓起的作用。
4 联合支护效果
+55运输大巷采用联合支护方法以前，巷道支护严重变形，巷道表面位移量大。采用联合支护后，巷道支护变形情况得到明显的好转。下面通过在+55运输大巷安设的5个观测站的观测数据，分析联合支护的效果。
从上表可以看出，巷道进行联合支护后，巷道支护变形量明显减小，其顶板由原来的620mm下降到240mm。两帮相对位移量由原来的550mm，下降到260mm。底板鼓起位移量有原来的500mm，下降到230mm。巷道在使用过程中完全可以满足设计要求。
5 结论
从井田工程地质和开采条件对梅河四井+55水平大巷巷道支护严重变形问题进行研究，得出巷道支护变形的内因：围岩岩性为软岩，并且受深部开采和地质构造影响；其外因为采用单一的U型钢棚或锚网支护，不能满足梅河四井地质条件下巷道支护要求。
采用锚网喷浆支护技术，提高了巷道围岩整体塑性强度，同时可以防止软岩冒落，增加支架承载力。对锚网巷道进行喷浆封闭后，增加巷道支护强度，同时防止围岩风化和见水膨胀。
在锚网喷浆支护的巷道内架设U型钢环形棚，锚网巷道在满足不了地应力作用时，补充巷道支护的抗能力。从而达到一个压力与承载力的平衡关系。
参考文献：
[1]康红普.煤矿巷道锚杆支护使用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2010.29（4）650-652
[2]何満潮.软岩工程力学[M].北京：科学出版社，2002.
[3]刘海源.蒲河矿软岩巷道围岩控制机理及协调支护技术研究[D].北京，中国矿业大学（北京），2013
【关键词】 巷道严重变形；深部软岩；采动影响；地质构造影响；锚网喷浆U型钢环形棚联合支护
煤矿的巷道施工，在开挖后，围岩压力重新分布，使压力集中在巷道周围，巷道支护受压后，产生了变形现象。同时巷道支护受到深部采动影响、地质构造影响，造成巷道严重变形，导致巷道断面减小，对矿井通风、运输工作造成困难，严重影响煤矿的正常生产，甚至发生安全事故。
梅河煤矿四井+55水平大巷，在使用过程中巷道严重变形，顶板下沉量最大达到600mm，两帮移近量达到500mm，底板鼓起最大达到500mm。难以满足巷道通风、运输、行人、输水等工作要求，严重影响矿井安全生产。必须采用先进的支护技术进行治理，来满足矿井生产的要求。
1 工程概况
梅河煤矿四井+55水平大巷，位于本井田底部岩段（E1）和下含煤段（E2）地层中。巷道长度200m。底部岩段地层厚度100～240m，由褐色、灰绿或赤紫色呈花斑状的泥岩、粉砂岩和灰白色粗中粒砂岩组成。一般底部颗粒较粗，在西部和南部相变为砾岩，泥质胶结，层理不明显，分选性磨圆度均差。不整合于白垩系之上。下含煤段地层厚度40～90米，由灰黑色、褐灰色泥岩夹薄层灰、浅绿色粉砂岩、灰白色砂岩和煤层组成。泥岩含铝土质，呈鳞片状或薄片状，砂岩、粉砂岩的成份以石英、长石为主，胶结不好，层理不发育。该岩段为井田的主含煤地层，含煤两层，即12号、13号煤层，12号煤层为主采煤层，全井可采，13号煤层局部可采。煤岩层倾角65°，坚固性系数为f=2～3.
+55水平大巷原来采用原来采用Ф3.2m36U型钢环形棚支护，备单层金属网支护，棚距0.5m。巷道使用半年后，开始严重变形，影响生产。煤矿采用多次翻挑维修巷道的方法维持生产，但是每次维修巷道，使用不到半年后，巷道再次变形，每年需要维修两次以上。
2 巷道变性原因分析
2.1巷道围岩岩性分析
+55水平大巷位于煤系地层的底板中，由褐色、灰绿或赤紫色呈花斑状的泥岩、粉砂岩和灰白色粗中粒砂岩组成。煤层底板为泥岩含铝土质，呈鳞片状或薄片状，砂岩、粉砂岩的成份以石英、长石为主，胶结不好，层理不发育。这类岩石比较松软，易冒落，开挖时顶板不稳定，挖掘断面成形不规整，架棚支护后，支护外围已形成松动圈。且岩石易风化，遇水膨胀。这些都是导致巷道顶板压力大，易变性的原因。
2.2地质构造分析
梅河四井井田地质构造为向斜北翼单斜构造，经过F2断层断裂后向斜南翼煤层丢失，剩下断层上盘，向斜北翼的单一急倾斜特厚煤层。F2断层以北伴随多个走向断层，局部煤层被断开，局部煤层重叠，地质构造复杂。所以在巷道掘送和采煤工作面开采时，矿山压力都非常大，特备是在煤岩接触面岩性变化处和断层带范围内，出現过多次冒顶事故。+55水平大巷在这一环境中施工，巷道支护承载强大的矿山压力。
2.3采动影响分析（见图1）
梅河四井开采上下限为+300～-400m。煤层厚度为20～40m，随着开采深度逐渐增加，煤层厚度大，采空区空间大。采用综采放顶煤开采，顶板管理方法为自然垮落法，煤层顶底板大面积垮落，地表大幅度下沉。当采区开采至±0水平以下时，+55水平大巷压力明显增大。分析其原因为受深部开采，+55水平大巷围岩地应力重新分布中，在巷道顶板形成高应力区。顶板和两帮岩石发生塑性变形，巷道围岩岩体破坏，巷道底板岩石在压力作用下，产生拉应力，由于底板为软岩，底板在围岩作用下破坏，巷道两帮的岩体破坏后形成侧向塑性应力，造成了巷道底板鼓起。
3 联合支护技术（见图2）
以往控制巷道变形的方法分为加固法和卸压法。加固法主要是通过加密棚距或增加锚杆锚索长度和密度提高巷道支护强度。卸压法采用在U型钢棚空隙处挖帮卸货，使巷道压力暂时得到缓解，从而达到控制巷道变形的目的。以上两种方法都没有彻底解决+55水平大巷变形的问题。
锚网喷浆备U型钢环形棚联合支护中，锚网喷浆支护能增强围岩整体抗压强度；U型钢环形棚支护能增加承载力。两者之结合达到刚柔并进，内外结合，取其一之长，补其二之不足，完全可以满足巷道支护要求。+55水平大巷经过多次翻修，最后选用锚网喷浆架棚联合支护。
3.1锚网喷浆支护
设计巷道支护断面为净宽4.0m，净高3.0m。锚杆采用Ф22mm×2.4m等强螺纹锚杆，矩形布置，锚杆间排距600×600mm，备双层金属网。树脂全长锚固，锚固力不小于60KN。喷浆厚度100mm，分两次喷浆。首次喷浆在巷道施工完毕立即喷浆，喷浆厚度不小于50mm，第二次喷浆在距离工作面20m以内，喷浆厚度不小于50mm。超挖处必须喷浆填平。
3.2 36U型钢环形棚支护
设计36U型钢环形棚内径3.6m，4节，棚距0.5m。型钢搭接处400mm，搭接处用3付卡子固定，上两道钢板连接固定相邻的两架棚，使支架之间形成整体抗压能力。
3.3防治巷道底鼓措施
设计采用36U型钢环形棚，目的就是封闭底板，防止巷道底板鼓起的作用。
4 联合支护效果
+55运输大巷采用联合支护方法以前，巷道支护严重变形，巷道表面位移量大。采用联合支护后，巷道支护变形情况得到明显的好转。下面通过在+55运输大巷安设的5个观测站的观测数据，分析联合支护的效果。
从上表可以看出，巷道进行联合支护后，巷道支护变形量明显减小，其顶板由原来的620mm下降到240mm。两帮相对位移量由原来的550mm，下降到260mm。底板鼓起位移量有原来的500mm，下降到230mm。巷道在使用过程中完全可以满足设计要求。
5 结论
从井田工程地质和开采条件对梅河四井+55水平大巷巷道支护严重变形问题进行研究，得出巷道支护变形的内因：围岩岩性为软岩，并且受深部开采和地质构造影响；其外因为采用单一的U型钢棚或锚网支护，不能满足梅河四井地质条件下巷道支护要求。
采用锚网喷浆支护技术，提高了巷道围岩整体塑性强度，同时可以防止软岩冒落，增加支架承载力。对锚网巷道进行喷浆封闭后，增加巷道支护强度，同时防止围岩风化和见水膨胀。
在锚网喷浆支护的巷道内架设U型钢环形棚，锚网巷道在满足不了地应力作用时，补充巷道支护的抗能力。从而达到一个压力与承载力的平衡关系。
参考文献：
[1]康红普.煤矿巷道锚杆支护使用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2010.29（4）650-652
[2]何満潮.软岩工程力学[M].北京：科学出版社，2002.
[3]刘海源.蒲河矿软岩巷道围岩控制机理及协调支护技术研究[D].北京，中国矿业大学（北京），2013