多重联合支护在软岩巷道中应用

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1、多重联合支护在软岩巷道中应用摘要:为加强对矿井软岩巷道的维护和顶板控制，我公司在架设U型可缩性金属拱形支架基础上，运用壁后锚注填充与加固支护技术，形成了U型钢+金属网+喷浆+壁后锚注的联合强力支护结构，提高了巷道围岩的自承能力，有效地保证了巷道在长时间内的稳定性，消除了安全隐患，实现了矿井安全高效发展。关键词:软岩联合支护壁后锚注1、前言义煤集团汝阳天泽金鼎煤业有限公司总回风上山开拓延伸斜巷，埋藏深度400-500m，大小断层交错，构造应力大，岩性极为破碎，节理发育，巷道变形速度快，表现出明显的软岩特征。巷道采用29U型

2、钢支护，铺设金属网，喷浆封闭，顶帮移近量大，断面缩减厉害，前掘后翻，多次返修，给矿井安全生产带来较大制约。公司本着“技术保安”的安全发展观，秉承“依据现场定措施，围绕措施抓落实”安全生产理念，通过对软岩特征及其支护机理进行认真的科学分析研究，采取了U型钢+金属网+喷浆+壁后锚注的多重联合支护，取得了理想的效果。2、多重联合支护理论分析5大断面软岩巷道大多表现为大变形、流变、蠕变特性明显、巷道底鼓严重，在实际应用中，必须树立综合治理、联合支护的观念，充分利用围岩自身的承载能力，遵循“护”、“让”、“支”、“限”的原则，以便

3、达到防水封闭、以柔克刚、缓冲让压、稳定支护的构想。根据围岩松动圈理论，破碎岩体的破坏过程分为压密、弹性、塑性、破坏4个阶段。为达到让压护巷的目的，我们先采用29U可缩性金属支架作为骨架，内表面铺设金属网，外表面喷混凝土，混凝土及时隔离水、空气与围岩的接触，防止围岩的风化、潮解、片落，初承力和支撑能力高的支架和混凝土较缓慢地释放巷道压力，然后在其达到塑形承载力最佳时，通过注浆锚杆对围岩松动圈进行壁后锚注胶结加固，阻止岩体朝下一个阶段发展。此种支护方式充分利用了“围岩不再是纯粹的载荷体，而是能够被利用的承载体”的原理，通过多

4、重联合强力支护，形成了多重组合拱结构，使巷道支护与围岩成为一个整体起到共同承载的作用。由上可知，设计的关键之一是正确判断塑性变形释放时间和壁后锚注时间，它将直接影响巷道稳定程度。3、多重联合支护参数设计3.1架棚支护5采用29U可缩性金属拱型支架，棚距500mm，下宽4.8米，净高3.6m，净断面14.5㎡，棚与棚之间用3根金属拉杆拉紧，节与节之间用金属卡揽、螺栓联接，梁腿搭接450mm，卡揽螺母的预紧力矩为200N·m。3.2网、喷支护金属网使用2.0长*1.8m宽的矿用金属网，网孔为100*100mm，网与网搭接50

5、-100mm，每隔200mm采用14#铁丝相互纽结牢靠。混凝土配比为32.5＃普通硅酸盐水泥：石子：沙子=1:2:2（体积比），其强度不低于C20，采用PZ-5B矿用防爆喷浆机，初喷层厚度50mm，复喷厚度为50mm。3.3壁后锚注3.3.1锚杆参数根据现场实验，此段浆液的扩散半径为1.0-1.2m左右，为满足要求，应使A1=2A2，其中A1为SABCD，A2为注浆孔的扩散面积，如图1所示，经计算可知d=1.57R。图1注浆扩散面积示意图根据探头仪器测定，经数据整理分析知，围岩松动圈在1.6m左右，围岩由外向里呈破碎区、

6、破裂区、裂隙发育区和完整区分布，由上分析并结合以往经验，锚注锚杆采用Φ22无缝钢管制作，锚杆长度为2m，前端间隔150mm均匀布设孔径为8mm的注浆孔，尾部有100mm长螺纹与注浆泵出浆高压快速接头连接，打设角度不低于75°，间排距为1.6m*1.6m。3.3.25注浆材料与设备采用ZBQS-12/10煤矿用矿用气动双液注浆泵，浆材为水泥和水玻璃双液浆，水泥使用42.5#普通硅酸盐水泥，水灰比比为1：0.7（质量比），水玻璃浓度为25-30Be，量需视围岩裂隙、涌水大小适当调节比例（2%-5%）。注浆压力直接影响注浆加固

7、质量和效果，经过现场实验总结，适合我矿巷道的注浆压力为2.5Mpa。为防止浆液外跑，采用中空快硬水泥药卷进行封孔。注浆时采用间隙注浆法，即当注浆压力达到2.5Mpa时，停止注浆，30分钟后恢复注浆，直至压力稳定在2.5Mpa，持续10-15min后结束注浆。3.3.3锚注的合理时间壁后锚注时机主要考虑围岩发育情况，即围岩最大限度地发挥塑性区承载能力而又不会出现破坏的时刻，为此我们采用双十字布点法，用JSS30/10伸缩式数显收敛仪对巷道围岩收敛进行观察，根据记录结果，绘制出巷道收敛速度和收敛量曲线，如图2。分析围岩的变形

8、规律，下山延伸巷道表面位移从变化强烈趋于稳定状态时，是掘进后20d。所以此时是壁后锚注的最佳时机。4、支护效果分析5为了深入掌握多重联合支护无壁后锚注单一修护后巷道围岩变形规律，同时为优化支护设计参数提供依据，我们在巷道两帮与顶底板设立了对应的深孔位移监测点，每隔3d进行一次位移监测，经统计，顶底、巷帮变形量前后对比