软岩巷道支护技术研究 张宁（霍州煤电集团李雅庄煤矿，山西临汾０３１４００） 摘要：通过对锚注支护技术的研究，对寻求李雅庄煤矿高应力条件下的支护方式具有重要意义。 关键词：软岩；巷道；锚注支护；支护技术 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１３．０１．０４８ 中图分类号：Ｆ４０３．７；ＴＤ３５３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０ｌ一００８４—０１ 一、问题的提出 目前，进行复杂困难条件下巷道支护较成熟的技 术有两种：一是锚注支护技术；二是锚杆和棚式支架联 合支护技术。 李雅庄煤矿井下巷道受到采动影响，巷道变形严 重，断面仅为８．９ｍ ，并出现大量喷层开裂，给矿井带来 了严重的安全隐患。矿决定该段巷道进行扩刷返修， 全断面返修采用锚网梁索及喷浆联合支护。因该大巷 服务年限长，并且修复后将改为运输大巷，但该支护方 案存在以下问题： １、该巷道由于相邻工作面开采动压的影响，巷道 围岩破坏范围大，采用锚杆／锚索支护其作用受到影 响。 ２、锚索采用端锚支护方式，长期受到水和空气的 腐蚀，其支护能力随时间的延长将降低。 二、项目试验的内容和目标 本项目立足于研究解决李雅庄煤矿巷道加固技术 难题，拟进行以下几个方面的试验研究： （１）提出巷道加固设计方案。利用对巷道破坏范 围的观测研究，提出初步设计方案，通过本项目加固效 果的观测，对比不同注浆条件下试验段巷道稳定性，对 初步设计方案进行优化，最终形成正式设计。 （２）针对不同注浆液配比系数制作成试验试件在 实验室内测定其抗压强度等力学性能和现场扩散效果 的观测。 （３）对锚注加固合理参数进行现场试验研究。根 据围岩破坏情况，通过现场观测研究浆液浓度（水灰 比）、注浆压力、扩散半径等注浆参数与支护效果之间 的关系，寻求在应力集中区锚注加固最佳的注浆参数。 本项目通过对试验段巷道进行锚注加固施工及在 锚注前后巷道变形破坏的观测对比，拟达到以下几个 方面的目标： （１）进行试验段巷道锚注支护工业性试验，增强巷 道支护稳定性，减少巷道顶板与两帮位移量，达到支护 预期目标。 收稿日期：２０１２—１１—０８ 作者简介：张宁（１９８５一），男，山西大同人，２００４年７月毕 业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师，现在李雅庄煤矿 生产科工作。 ・８４・ （２）李雅庄煤矿现场施工人员能够理解中空锚注 锚索的锚注特性及机理，并熟练地掌握中空锚注锚索 施工工艺及注意事项。 （３）选取合理的浆液浓度配比参数，注浆参数，使 之更贴近李雅庄煤矿巷道支护需要。 三、项目研究的目的意义 由于本项目针对李雅庄煤矿比较有代表性的南回 风大巷进行试验研究，其研究成果对解决李雅庄煤矿 长期存在的巷道支护状况差、翻修工程量大、费用高、 采掘接替紧张等问题具有重大意义，同时对于矿业集 团其他矿井乃至全国煤矿即将面临的巷道支护问题具 有很重要的借鉴价值。 四、项目研究的技术关键 （１）注浆材料的扩散性。注浆材料的扩散性没有 成熟的理论为指导，只能通过表象控制，因此注浆量及 注浆情况比较难于掌握。 （２）锚注加固机理及合理的加固时机。国内关于 注浆加固机理及时机的理论研究有很多，工程实践中 只能通过观测结果结合理论及施工管理进行掌握，因 此，合理时机的确定需要准确的观测结果及合理的施 工组织。 （３）巷道围岩变形量控制。围岩变形总量的影响 因素有很多，如采动影响、巷道所处的地应力场、原支 护方案及支护设计的选择、围岩力学性质等都是巷道 围岩变形的重要影响因素。 五、锚注加固机理 （１）采用注浆锚索注浆，可以利用浆液封堵围岩裂 隙，隔绝空气，防止围岩风化，且能防止围岩被水浸湿 后降低围岩的本身强度。 （２）注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，提 高了岩体强度和内聚力、内摩擦角及弹性模量，从而提 高了岩体强度，可以实现利用围岩本身作为支护结构 的一部分；且与原岩形成一个整体，使巷道保持稳定而 不易产生破坏。 （３）利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，配合锚喷支 护，可以形成一个多层有效组合拱，即喷网组合拱、锚 杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱，从而扩大了支护 结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承 载能力。 （下转第８６页） ７ 一１．Ｏ ８ ９ ｌ０ ｌｌ —０．６ —０．２ ０．１ ０．２ １２ ０．５ ｌ３ １．１ ５影响工作溜子上窜下滑的因素主要分析如下： １）缓倾斜松软底板综采工作面，工作溜子本身自 重Ｇ产生的净摩擦力ｆ大干自重产生下滑力Ｆ；当工作 溜子移动时，净摩擦力转变为动摩擦力ｆ动，此时，支架 推移梁对工作溜子的力Ｆ推大于工作溜子的静摩擦力 到支架推移梁沿切巷方向的分力Ｆ ，当调斜达到… 个 平衡点时，Ｆ 与支架本身自重产生的下滑分力Ｆ和动 摩擦力产生的分力Ｆ动 ｓｉｎａ达到平衡时，即Ｆ溜＝Ｆ Ｆ—Ｆ动 ｓｉｎａ＝０时，工作溜子既不上窜也不会下 滑；调斜角度越大，Ｆ 越大，工作溜子越容易上窜；同 理，调斜角度越小，工作溜子越容易下滑。 ６结论 “自然推溜法”在工作面应用期间，要求每个班都 要做到互相配合，严格做好记录台账，在现场执行过程 中要求比较严格。相对来说工作面调斜为两巷落差的 １／２更容易操作和执行。 通过一系列的实验数据基本摸清工作面上窜下滑 一ｆ，使工作溜子向前移动，推移梁的力Ｆ推会产生一个垂 直切巷方向的力Ｆ１和平行切巷方向的力Ｆ２。 会使 工作溜子向上移动（工作溜子溜槽之间本身有３ｍｍ左 右的间隙）。 图１ 工作溜子自重受力图 ｉｒｉｓ： ｌ ｙ ｌＦ２ Ｊ 呻 ｙ 图２工作溜子推移时受力图 由于自重较大，单独从一个方向顶一次溜子只能 造成工作溜子产生上窜或下滑的趋势，而不会产生实 际意义上的移动。而溜子上窜或下滑的过程主要是： 微小倾角＿＋倾角加大一溜子的上窜（下滑）。而每次工 作溜子上窜下滑之前，液压支架推移梁都会产生一个 倾角的变化，也就是说我们只有有效地控制了液压支 架的倾角变化范围，才能从根本上解决溜子的“上窜下 滑”问题。 采用“自然推溜法”，实际就是将液压支架推移梁 的偏移角控制在一个范围之间（以抬底油缸为圆心正 负摆动），这个范围产生的力恰好能够抵消因设备自重 而产生的下滑分力。 所以：Ｆ溜＝Ｆ２一Ｆ—Ｆ动 ｓｉｎａ Ｆ溜：工作溜子受到的向上分力 Ｆ，：工作溜子受到支架推移梁的向上分力 Ｆ：Ｔ作溜子自重产生的下滑力 Ｆｌ动：Ｔ作溜子移动时产生的动摩擦力 当Ｆ溜＝０时，工作溜子既不上窜也不会下滑；当 Ｆ溜＞０时，工作溜子会产生上窜的趋势；当Ｆ溜＜０时， 工作溜子会产生下滑的趋势。 ２）工作调斜时，推移工作溜子时每节溜槽都会受 ・８６・ 的规律，并制定了针对性的措施，指导工作面安全生 产，为矿井安全、高产、高效、低耗实现均衡生产创造条 件。同时，验证了工作面三机配套的合理性、设备运行 的可靠性，为矿今后在综采工作面设备选型上，提供了 有益的借鉴。 参考文献： ［１］解俊祥．李雅庄煤矿松软底板中硬煤层采场矿压规律研究 ［Ｊ］．中国科技信息，２０１１，１１． ［２］陈贤．关于综采工作面拐弯的技术分析［Ｊ］．煤矿现代化， ２００７，３． ［３］符庆国．综采工作面设备整体横向窜移的控制技术［Ｊ］．山 西煤炭，２４（２）． （责任编辑：陈文明） （上接第８４页） 六、技术经济效益分析 李雅庄煤矿每年都有大量巷修工程量，通过采用 高强锚注技术进行支护加固，寻求先进合理的一种支 护方式，减少巷道的变形，增加巷道的服务年限，从根 本上解决巷修工作量，技术经济效益显著：中空注浆锚 索锚注加固维修巷道具有支护强度高、安全可靠、施工 占有空间小等优势，不受巷道断面的，对巷道的正 常使用影响相对较小；锚注加固巷道有利于发挥巷道 围岩的自承能力。进行注浆后破碎岩石形成一体，其 强度将大大提高，形成了一个新的支护体系；能够减轻 工人的劳动强度，社会效益显著；施工设备轻便、施工 工艺简单、便于掌握；经济效益显著。采用中空注浆锚 索锚注加固方式节约巷道支护材料成本、人工成本、日 常维护成本。 参考文献： ［１］王连国，等．深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究［Ｊ ｊ． 岩石力学与ｌＴ程学报，２００５，２４（１６）． ［２］方新秋，等．深部高应力软岩动压巷道加固技术研究［Ｊ］．岩 土力学，２００９，３０（６）． ［３］董涛，等．让压与锚注法在软岩巷道中的研究与应用［Ｊ］．采 矿与安全工程学报，２００８，２５（１）。 （责任编辑：陈文明）
