深部巷道二次支护技术

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摘 要：针对东山煤矿大变形软岩巷道的特点，通过支护实践总结出“喷锚喷、锚网喷”二次支护工艺，经过实践证明，阐述了支护工艺、特点及技术关键，取得了显著的社会经济效益。

关键词：喷锚喷；锚网喷；二次支护

1 前言

东山煤矿（原小恒山矿）1955年2月生产，至今已有56年的开采历史，开采最大深度880米，随着采深的不断增加，矿压的显现越来越明显。而且煤层赋存条件复杂，巷道围岩物理力学性质差异大，巷道维护难度越来越大，一次支护不能满足巷道的服务年限。

一次支护主要是加固围岩、提高支承能力，保证巷道在安全条件下允许围岩在控制下释压变形，以适应软岩的变形力学性质。为了保证巷道在较长时间的稳定和服务期的安全，在围岩变形稳定后须进行二次支护，使一、二次支护共同支承围岩应力，给巷道围岩提供最终支护强度和刚度，同时起到安全储备的作用，提高了服务年限。东山煤矿结合自己的特点，有针对性地应用了“喷锚喷、锚网喷”二次支护技术，取得了良好的支护效果，实践证明，进行二次支护是控制深部大变形软岩的最主要手段。

2 “喷锚喷、锚网喷”支护工艺实践

东山矿在下五采石门车场和下五采材料道等巷道支护中应用了“喷锚喷、锚网喷”二次支护技术。

下五采材料道，全长800m，巷道布置在3#上煤中，巷道标高-342m至-500m，地面标高+380m，埋深880m。设计巷道净宽4.0m，净高3.6m，净断面积11.3m2。

（1）施工工艺

破岩初喷30mm 混凝土临时支护锚杆支护喷混凝土达到设计厚的80%25d后二次锚网支护喷混凝土达到设计全厚。

（2）支护材料的选择

锚杆：Φ20×1800 mm 全螺纹钢等强锚杆；

锚固剂：Φ28×330 mm 树脂药卷锚固剂；

金属网：规格5.0 × 1.0 m ，网孔80×80 mm，8#铁丝编织；

水泥：425#；

砂子：含泥量

石子：粒径5～10mm 的碎石。

（3）支护效果

-343m 中六采石门和下五采石门等巷道均采用传统锚喷支护，巷道掘进期间滞后迎头20m内出现爆皮、喷体开裂，随着时间的推移变形加剧，后通过初打锚索，支护效果有所改善。复喷后又出现爆皮、两帮鼓出现象，巷道底鼓约300～500mm。随着进一步采动影响，采用传统支护的巷道将需再次开帮刷大，重新进行锚网喷修复。通过矿压观测，采用“喷锚喷、锚网喷”二次支护的巷道未出现喷体爆皮、开裂现象，顶底及两帮相对位移量较小，支护效果良好。二次锚喷工艺支护比传统锚喷支护巷道节省费用1441元/m ，比采用锚索加固巷道节省费用385.8元/m，取得了显著的社会经济效益。

3 “喷锚喷、锚网喷”二次支护工艺

“喷锚喷、锚网喷”二次支护工艺分两个阶段。第一阶段进行一次支护，即初喷初锚，巷道开挖后，立即喷射混凝土，充填爆破后巷道周边岩面裂隙和超挖凹坑，阻止危岩冒落，并快速封闭围岩，防止潮解风化。初凝后立即打眼安装锚杆，锚杆间排距1.0～1.2m，作为临时支护；然后复喷一层混凝土，一次支护喷层总厚度达到设计喷层厚度的80%，使巷道成型光滑、平整。第二阶段，在一次支护基础上，进行二次支护，即为“锚网喷”支护。在滞后掘进迎头30～50m进行施工，此时围岩已产生较大变形，围岩中高应力得到释放，变形趋于稳定。二次支护的作用在于控制松动区的发展。二次支护的锚杆间距与一次支护相同，布置在一次支护锚杆的中间位置。两者形成复合结构，外层锚杆和金属网不仅加固了围岩，而且将喷层、金属网和围岩组合成一体，形成共同的支护体，从而保持围岩的长期稳定。

4 “喷锚喷、锚网喷”二次支护特点

巷道开挖后立即喷一薄层砂浆或混凝土30mm，可充填爆破后产生的岩面裂隙凹穴，阻止危岩掉落，减小围岩应力集中，增强围岩强度；及时封闭围岩，防止空气和水对围岩的风化潮解。初喷后立即用锚杆加固，所提供的支护抗力可使巷道围岩壁面由单、双向应力状态转化为三向应力状态，提高了围岩的强度与稳定性，减小围岩初始位移量。

一次支护“锚网喷”支护工艺在初喷后打锚杆的同时挂金属网，造成复喷时的混凝土喷层处在网的外面，使整个支护体的柔性差，可缩性小，不适应深部巷道或软岩巷道的支护体应具有较大可缩性的要求。新工艺采用在初喷并安装锚杆后，先不挂网，滞后迎头30～50m时复喷，大部分的混凝土喷层可与围岩紧密地结合在一起，柔性强，可缩性大，能更好地发挥喷层的柔性特点。巷道在开挖后，破坏了岩体原有的应力平衡，在应力重新分布达到平衡的过程中，围岩应力释放，造成巷道变形。原一次“锚网喷”支护工艺是在迎头后5～20m进行复喷，即完成整个支护过程。这时围岩还处于掘进变形阶段，还要释放部分变形能，支护结构要承受较大的变形压力。对于深部巷道和围岩条件差的巷道，这个阶段的变形量较大，必然会对喷层造成破坏，后期就会出现喷层起皮开裂等现象。“喷锚喷、锚网喷”支护工艺是在迎头后30～40m处进行复喷，按班进1.8m计算，即在开挖后6～7d时间开始复喷。此时围岩应力已得到较充分的释放，围岩变形速度递减并趋于稳定，加上初喷喷层和锚杆具有柔性特点，允许围岩有一定量的变形，围岩的变形已很小，对复喷喷层已构不成破坏，避免了喷层开裂现象。“喷锚喷、锚网喷”支护工艺是在迎头推进20～30d以后进行二次支护，这时巷道已基本稳定，在复喷的基础上再进行打锚杆挂网，大大增强支护结构的刚度和强度，可有效地控制巷道的变形，达到最终平衡状态。使锚喷支护的先柔后刚、先让后抗的支护特点更好地发挥出来。

结束语

经过东山煤矿的试验表明，二次支护的关键是支护时间：应在一次支护巷道围岩变形稳定后进行，一般在开掘20～40d、围岩变形速度小于0.05mm/d后进行，具体应由巷道开挖后监测决定；二次支护要和一次支护密切结合，共同承受围岩压力；喷射混凝土的柔性与喷层厚度h、巷道半径r和喷层出现开裂破坏的载荷之间关系，当相对厚度h/r在1/8～1/12时，支护能力最大，喷层处于从剪切破坏到弯曲破坏的过渡阶段。当h/r