软岩巷道锚喷与锚索联合支护加固技术的研究与应用

机械管理开发

MECHANICALMANAGEMENTAND

DEVELOPMENT

Total196No.8，2019

DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.08.078

软岩巷道锚喷与锚索联合支护加固技术的研究与应用

姚旭峰

（西山煤电集团有限责任公司镇城底矿，山西

摘

古交

030203）

在巷道开挖初期，及时采用要：针对镇城底矿28620工作面运输顺槽软岩巷道的支护与加固存在的问题，

在一次锚喷加固巷道完成后的15d进行巷道二两次锚喷与锚索联合支护的方式加固巷道。现场监测结果表明，保证了巷道围岩的稳定性和断面的完整性。次喷涂可以有效控制软岩巷道围岩的变形问题，关键词：软言巷道中图分类号：TD322

锚喷

联合支护

二次加固技术文献标识码：A

矿压

文章编号：（2019）1003-773X08-0173-02

引言

软岩巷道支护困难问题一直存在于煤矿开采的

整个进程当中，在煤岩体中开挖巷道，导致岩体内部出现应力的重新分布，并由于岩体的力学性质主要由组成岩体本身的材料力学性质以及内部的软弱结

软岩巷道在开挖后出现围岩破碎构面共同决定[1-3]，

导致普通的锚网索联合严重，自稳能力大幅度下降，

支护难以维持巷道断面的完整性，致使巷道的返修成本和施工难度大大增加。本论文以镇城底矿28620工作面运输顺槽软岩巷道为工程背景，研究锚喷与锚索联合支护技术。1工程地质条件概况

镇城底矿井田位于西山煤田的西北边缘，面积

焦煤为主，目前23.8km2，可采煤层8层，煤质以肥煤、

主采煤层为2号煤。生产能力为190万t/年。28620工作面位于南二下组煤采区左翼，28620运输顺槽围岩以泥岩、铝制泥岩、砂质泥岩为主。浅部围岩节理、裂隙等软弱结构面较为发育。受相邻28610工作面的采动应力影响，28620工作面运输顺槽在巷道掘进期间，出现顶板下沉，两帮片帮较为严重，部分锚杆索破断，巷道返修率高，施工成本大大增加。2软岩巷道支护技术

锚固喷涂技术，顾名思义就是在巷道经过开挖的过程后，及时地对悬露的岩石表面喷射一层一定厚度的混凝土，并根据实际开挖后的围岩破损情况，选择在部分区域及时打入锚杆。由此可以达到在巷

保护巷道围岩道开挖的初期，控制巷道围岩的变形，

完整性这一目的。并且由于喷涂的混凝土面可以与

在巷道开挖初期，巷道围岩进行紧密的贴合。所以，

收稿日期：2019-06-13

（1985—）作者简介：姚旭峰，男，本科，毕业于大同大学采矿工程专业，就职于山西西山煤电股份有限公司镇城底矿生产技术科。

围岩未出现结构性调整期间，喷涂面可以与巷道围

岩的径向变形移动进行最大程度的耦合，最大限度地保证了围岩体结构的完整性和材料力学性能，有效地控制了围岩早期变形从而引发整个浅部围岩松

自撑能力动最终垮落的现象发生。围岩本身的自稳、

得到了充分利用，从而使得作用在后期安装锚网索支护系统的围岩应力得到一定程度的缓解。与传统的软岩巷道架棚支护相比，采用一次锚

但是喷的支护方式，可以调动围岩本身的承载性能，

这种方式存在着抗变形能力较弱、材料本身柔性较

必须采差的现象。因此，对于软岩巷道的支护问题，

用主动贴合和被动承载相结合，释放部分开挖后岩

即二次锚体的变形能，然后再进行加强支护的方式，

喷支护技术。

关于巷道围岩的二次锚喷机理，主要有以下两个方面：在巷道开挖后，及时的一次锚喷技术可以使巷道浅部围岩内部赋存的变形能得到一定的释放，使得由于巷道开挖导致的围岩应力重新分布应力峰值向着跟深部的岩体转移，从而降低作用在一次锚喷支护结构上的应力载荷。在一次锚喷支护完成一

合理地确定段时间后，根据巷道围岩变形量的大小，

二次锚喷时机，二次锚喷系统中的支护体与一次锚喷时相比要具有更强的预紧力以及一定的延伸量。其作用是对于整个初次锚喷锚固范围内的围岩体进行强化，帮助缓解巷道浅部围岩塑性区的扩展，并对整个巷道表面的薄弱区域进行补强，从而达到提高围岩与两次锚喷支护的耦合发展，共同作用抵抗围岩变形，具体见下页图1。3巷道施工工艺

长度为2.5m，采用椎18mm等强锚杆，间排距

为700mm×700mm；采用树脂药卷，长度600mm；巷道两侧底脚锚杆长2.0m，帮锚杆方向与巷道底板

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第34卷

2520第1次锚杆第2次锚杆

151050010203040观测天数/d

506070图1两次锚喷技术示意图

呈30°~45°倾斜向下。

掘进后顶板及时施工3根直径为椎18.9mm的锚索，长度为5m，间排距为1.5m×2.lm，每排3根；采用K2370和Z2370树脂药卷锚固剂；锚索锚固力大于120kN。采用直径为6.5m的圆形钢筋来焊接网片，网格的大小为100mm×100mm。采用425号硅酸盐水泥配合砂石等骨料混合成混凝土，速凝剂按照水泥用量的3%进行添加。对巷道表面进行喷涂，参考相关工程案例及查阅相关文献

综合确定结合28620工作面运输顺槽实际地质条件，

了初喷厚度60mm，初次锚喷支护15d后进行二次

喷涂厚度90mm，锚喷支护，总喷涂厚度150mm。

4矿压监测方案

采用十字断面测量法对28620工作面运输顺槽巷道表面位移量进行检测，每隔50m布置测站一个，

巷道围岩变形量选择其中一个具有普遍意义的测站，

如图2所示。巷道围岩位移量的工程实际测量值两帮移近量为21mm，顶板下沉量为33mm，底鼓量18

即初期变形速度和变mm，符合巷道围岩的变形规律，

形量都很大，后期围岩的速度逐渐减缓并趋于某一固定值。通过监测结果显示，采用锚喷与锚索相结合的方式加固巷道，可以有效控制巷道围岩的变形。5结论

1）采用锚喷与锚索相结合的联合支护形式加固28620工作面运输顺槽，并提出在一次锚喷完成后的15d进行二次锚固喷涂。

2-1

201816141210820两帮移近量与时间的关系

0102030观测天数/d

4050602-2

35302520151050底板底鼓量与时间的关系

010203040观测天数/d

50602-3顶板移近量与时间的关系

图2巷道表面位移量与时间关系曲线

2）通过现场十字断面法进行巷道表面变形监测，结果表明巷道两帮最大移进量21mm，顶底板最大移进量51mm，有效地控制了软岩巷道的围岩大变形问题，从而能够满足矿井正常生产的要求。

参考文献

[1][2][3]

朱建明，等.软岩巷道开挖面承载结构研究及分彭瑞，赵启峰，层支护设计[J].地下空间与工程学报，2019，15（2）：4-504.徐强，等.软岩巷道二次支护时机数值模拟研王自起，尹立明，究[J].煤炭技术，2019，38（4）：22-24.

高晓杰，等.弱胶结软岩巷道围岩非协同变形及赵增辉，马庆，灾变机制[J].采矿与安全工程学报，2019，36（22）：272-279.

赵婧）（编辑：

ResearchandApplicationofCombinedSupportandReinforcementTechnologyofAnchorandShotcreteandAnchorCableinSoftRockRoadwayYaoXufeng

（ZhenchengdiMine,XishanCoalandPowerGroupCo.,Ltd.,GujiaoShanxi030203）

Abstract:Inviewoftheproblemofsupportandreinforcementofthesoftrocktunnelinthetunnelof28620workingfaceofZhenchengdi,intheearlystageofthetunnelexcavation,thetunnelisreinforcedbythecombinationoftwoanchorsprayandanchorcableintime.Theon-sitemonitoringresultsshowthatthedeformationofthesurroundingrockinthesoftrocktunnelcanbeeffectivelycontrolledbythesecondarysprayingoftheroadwayafterthecompletionoftheone-timeanchorinjectionreinforcingtunnel,andthestabilityofthesurroundingrockandtheintegrityofthesectionareguaranteed.

Keywords:softwordroadway;anchorspraying;jointsupport;secondaryreinforcementtechnology;minepressure