嵇常林
（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015）
【摘 要】煤矿软岩巷道支护问题是井工矿生产中的一大难题。通过对白音查干煤矿东翼带式输送机大巷软岩支护存在的主要问题、支护的基本原则、支护方式和结构的选择加以分析研究，提出采取锚杆锚网喷+U型钢棚+砌碹+反拱的巷道联合支护方案，并在实践中加以应用，取得了良好的效果，具有一定借鉴意义。
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关键词 软岩巷道；围岩；应力；联合支护
0 引言
软岩巷道支护是我国煤矿生产的难题。巷道开挖后就出现严重变形甚至发生破坏，增加了支护成本，影响了正常的安全生产活动。软岩巷道具有以下特征：（１）围岩变形有明显的时间效应；（2）顶板下沉量大、容易冒落，底板容易产生鼓起，并伴有两帮剧烈位移；（3）围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。[1]
1 工程概况
白音查干煤矿年生产能力0.6Mt，采用立井开拓，煤层平均厚度4.11m,属中厚～厚煤层。本井田顶底板主要为胶结程度较差的软弱岩类，尤其是细中粒级以上的砂岩胶结程度更差，钻探取芯皆为松散沙状。岩相变化较大，含水层结构较复杂，松散、软弱层厚，含水层较多，分布广，压力水头高，故本区工程地质类型为一类三型。各类岩石平均抗压强度分别为：褐煤8.51MPa，泥岩（炭泥岩）3.01MPa，粉砂岩3.11MPa，细砂岩2.40MPa，粗砂岩2.55MPa，玄武岩4.0MPa，角砾岩5.54MPa。此外，泥岩、泥质粉砂岩本身虽然不含水或含水微弱，但都具有遇水膨胀的特性，据试验，泥岩膨胀率0.80～1.65%，煤层顶底板及层间夹石以泥岩、粉砂岩居多，如果不被水浸泡，坚固性较好，但遇水后易出现变形，造成底鼓、片帮、顶板塌落等工程地质问题。
2 软岩巷道支护的主要问题
东翼带式输送机大巷设计长度1178m，直墙半圆拱形，巷道设计净宽度3.5m，净高度3.05m。东翼带式输送机大巷围岩主要为胶结程度较差的软弱岩类，尤其是细中粒级以上的砂岩胶结程度更差。围岩胶结程度差，整体力学性能差，承载能力低，是巷道失稳的主要问题。由于胶结程度差，结构松散，围岩松动压力、变形压力大，初期来压快，且伴随着巷道开挖始终存在着。
此外，在巷道开挖过程中遇到含水层较多、含水层结构复杂、压力水头高，遇水易出现变形，导致巷道围岩软化，围岩整体力学性质降低，围岩承载能力降低，引起围岩膨胀，易造成片帮和底板鼓起。
3 软岩巷道支护的基本原则
软岩巷道支护应从整体性、结构性、全面性、有效性和实效性原则出发，以主动支护方式为主体，实现对软岩巷道变形的有效控制，具体如下：一是要使支护与围岩实现共同作用，保证所有锚杆均可发挥可靠的锚固作用，与锚杆控制范围内的围岩形成一个整体；二是通过加强锚固或增加锚固深度保证支护结构整体应力状态的均衡，避免因局部应力集中引起的支护结构局部失稳破坏；三是要加强巷道顶板、底板和围岩的支护，形成全断面支护结构；三是充分考虑复杂条件下破碎围岩锚固及注浆加固后存在的流变效应，从而使支护结构长期稳定。最终，要保证支护具有刚度、强度，且能长期有效的保证完整性。[2]
４ 软岩巷道支护方式和结构的选择
针对白音查干煤矿东翼带式输送机大巷为软岩巷道的情况，决定对围岩活动采取多种方法进行监控监测，以便为巷道支护方式和结构选择提供科学依据。白音查干矿井采用每50m布置一个测点，监测巷道顶板下沉量、底鼓量，两帮收敛量的变化。在围岩破碎或者地质构造地带根据实际情况采取加密测点。通过对测点的观测，对收集数据的分析，对巷道围岩变化规律的总结，决定采用以下支护方式和结构：
（1）全断面封闭支护。在巷道开挖后，采用锚杆支护提高围岩强度，把岩块联合成整体，改善围岩力学性质，提高围岩的自稳能力。随后，巷道围岩表面进行挂网、喷射一层50mm厚的混凝土，在巷道周壁上形成保护层，减少环境对围岩表面的破坏，防止围岩新暴露面风化吸潮，还可防止个别离层和松动岩块突然冒落，对围岩进行加固。
（2）采用U型钢棚加强支护。为应对软岩巷道变形大特点，且允许围岩有一定的变形以发挥围岩自承能力，限制围岩发生大的变形移动，决定选用刚度适宜、具有一定柔性活可缩行的25U型钢加强支护。
（3）二次支护。在松软岩层中采用一次成巷立即封闭围岩和构筑永久支护的施工工艺，往往收不到应有的效果。为了保证巷道较长时间的稳定和服务期的安全，在围岩变形稳定后必须进行二次支护，给巷道围岩提供最终的支护强度和刚度，并起到安全储备的作用。二次支护的关键是支护时间，应该在一次支护巷道围岩变形稳定后进行。东翼带式输送机大巷在开掘20-40d，围岩变形速度小于0.05mm/d、变形-时间曲线出现稳定平稳时，视实际情况采用混凝土砌碹支护进行巷道的二次支护，砌碹厚度不小于300mm。
（4）底鼓的治理。东翼带式输送机大巷底板围岩强度低，遇水易变形，底鼓严重。实践证明带底拱的全断面支护在松软岩体中是克服底鼓的有效措施。东翼带式输送机大巷采取帮底联合治理，使底拱两端压在墙下，与墙合为一个整体，底拱采用底板混凝土拱及可缩性钢拱架组合支护。
（5）支护材料与支护参数。锚杆采用Φ18mm×2100mm高强螺纹锚杆，尾杆设麻花锚固段，一块树脂药卷端锚配合砂浆全锚，锚杆与顶板岩层成45°角，与底板岩层成45°角，锚杆间排距800mm×800mm；支架采用25U型钢制作，支架间排距0.8m，拉杆采用20mm圆钢制作，拉杆两端切成螺栓；底拱为防治底鼓，在底板设置钢拱架，用25U型钢制作，并与巷道支护支架结为一体。
5 结论
白音查干煤矿东翼带式输送机大巷通过以上支护方式有效的控制了软岩巷道的变形。其中，锚杆锚网喷浆支护技术通过锚杆的作用将软弱松散的围岩组合成组合拱或组合梁，加上锚网喷浆支护，提高了围岩的承载能力，增加了围岩稳定性，U型钢棚的使用实现了刚柔并济的支护原则，让围岩有一定的变形量，保证围岩自承，也提高了支护强度，加上二次砌碹支护和针对底鼓的带底拱的全断面支护技术，形成了完整的联合支护方式，最终提高了支护结构的整体性和支护效果，保证了软岩巷道的巷道稳定性。
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参考文献
［１］侯殿坤,高龙.近浅埋煤层软岩巷道支护技术[J].现代矿业,2014.
［２］崔建井,方体利,陈立新,刘宁.软岩巷道支护围岩控制技术[J].煤矿现代化,2011.
［责任编辑：汤静］
