深部软岩巷道扩修加固综合治理技术

深部软岩巷道扩修加固综合治理技术

摘 要：分析了影响巷道支护效果的主要因素，针对影响因素采取“锚、喷、注”为主要支护方式，对深部软岩巷道扩修采取了“扩修一次支护”、“顶板注浆加固”、“全锚索二次加强支护”、“顶帮底全断面二次注浆加固”、“底板水治理”的治理措施，获得了良好的效果。

关键词：深部；软岩；巷道；扩修

0 前言

梁宝寺煤矿-708m水平西翼轨道大巷为梁宝寺煤矿西翼水平大巷，由于矿井深部地压大，巷道局部位于煤层中，围岩稳定性差，在周围采掘活动的动压影响下，原支护U型钢棚出现断裂，巷道整体失稳，经矿有关部门研究，决定对该巷道进行全断面扩修加固，并对顶、帮、底采取综合治理。

1 概况

-708m水平西翼轨道大巷南侧60m为3228工作面采空区，北侧30m为-708m水平西翼回风大巷，巷道大部分布置在煤层顶板中，部分布置在煤层中，煤层厚度2.1～3.9m，平均3.0m，煤层倾角4～13°，平均7°，煤层赋存-700m--720m，煤层直接顶板为1-4m泥质胶结粉砂岩，老顶为8-14m中砂岩。按照巷道变形影响因素的主次，将-708西翼轨道大巷变形较为明显的区域划分为两段。

2 巷道破坏机理分析

2.1 巷道破坏影响因素

在深井复杂围岩环境中，对巷道变形破坏位置和变形破坏程度的影响因素主要有：（1）巷道围岩岩性（即巷道所处层位）；（2）埋深；（3）采动；（4）构造；（5）支护方式；（6）服务年限、蠕变和流变；（7）应力叠加。

2.2 巷道变形影响因素分析

根据平面位置图，结合实际观测结果，分析巷道的破坏因素分为主要因素和次要因素。

（1）-708西翼轨道大巷外段

主要因素：巷道围岩岩性：巷道位于煤层顶板岩石中，底板距煤层间距在2-10m，底板岩石软弱，为粉砂岩和泥岩，强度低且遇水易膨胀。支护方式：巷道为直墙半圆拱巷道，采用对底板不加固的锚网喷支护，且对帮部支护未予加强，底板属于薄弱部位，加上水的浸泡容易造成底鼓并带动帮部移近。埋深与构造：

巷道埋深在-700m以下；位于DF15-1与F8断层间，属于高应力区。

（2）-708西翼轨道大巷里段

主要因素：巷道围岩岩性：巷道位于煤层中及靠近煤层底板的岩石中，巷道整体围岩软弱，为粉砂岩、煤层或泥岩，强度低，遇水易膨胀。支护方式：采用对底板不加固的锚网喷配合U型钢棚支护，底板属于薄弱部位，加上水的浸泡容易造成底鼓并带动帮部移近。采动：巷道位于3228采空区及3404工作面采空区影响范围内，距3228工作面采空区60m，距3404工作面采空区200m，属于高应力区。应力叠加：巷道与邻近-708西翼回风大巷留设煤柱仅30m，与-708西翼皮带大巷留设煤柱60m，再加上3228与3404工作面采动影响，属于构造应力与支承压力、构造应力与构造应力、支承压力与支承压力的多个高应力叠加区，极易造成巷道变形。

3 治理方案

3.1 扩修加固范围及方向

（1）施工范围：-708m水平西翼轨道大巷F1点至J34点，共计1070m。

（2）施工方向：由东向西，自外向里，人员充足时可分段进行。

3.2 扩修加固方案

通过综合分析，巷道变形的主要原因是巷道围岩岩性、支护方式与应力叠加，巷道易在应力集中区域和薄弱部位发生变形并造成应力二次分布，逐步影响临近巷道，作为巷道支护最为薄弱的底板极易发生变形，加上水对底板的浸泡，巷道逐渐发生底鼓并带动帮部移近，影响巷道应力分布并带来巷道的整体变形，因此，扩修加固方案及顺序为：

（1）首先按照设计断面对巷道进行扩修，处理顶板和帮部，并进行全断面支护，主要采取锚网支护，采用高强预应力锚索加强顶帮支护，扩修完毕后进行喷浆加固。

（2）由于巷道顶帮离层，围岩出现蠕变，因此，在采取锚索加固顶帮后，对巷道顶帮进行注浆加固，改善围岩条件。

（3）顶帮处理完毕后，对巷道进行全断面落底，针对支护最为薄弱的底板，采取注浆的加固方式加强支护。

（4）针对水对底板的影响，对流经巷道内的水进行综合治理，前期采用水沟排水，后期采用管路排水的方式，减少水对巷道底板的影响。

（5）巷道全断面采用锚索配合窄钢带顺巷道方向加强支护，同时对围岩条

件差、压力大的地点，顶、帮、底再次打设注浆锚杆注浆加固。

4 施工方法及技术要求

4.1 巷道扩修

巷道采用Φ22mm等强锚杆和Φ21.6mm锚索进行永久支护，并采用注浆锚杆注浆加固。

锚杆：Φ=22mm，L=2400mm，支护间排距=800×800（mm）。锚索加强支护：Φ=21.6mm，L=8000mm，拱部锚索间排距=1600×1600（mm），帮部锚索间排距=800×1600（mm），注浆锚杆：采用Φ20mm钢管制作，间排距=1600×1600（mm）。

4.2 顶帮注浆加固

巷道支护完毕后，利用支护时打设的注浆锚杆对顶帮进行注浆加固，注浆终压为2.5Mpa。

4.3 底板水综合治理

巷道排水采用Ф280mm钢编PV管进行排水，管路埋设在非人行道侧，采用加压的方式辅助排水至西翼大巷的水沟内。

4.4 二次加强支护与注浆加固

（1）锚索二次加强支护。巷道全断面采用Φ=21.6mm，L=8000mm锚索配合窄钢带进行二次加强支护，锚索初锚力不小于280KN，每根锚索使用4块K2350锚固剂锚固，间排距=1000×1000（mm）。

（2）二次注浆加固。顶帮每排锚索间布置注浆锚杆，间排距=1000×1000（mm）。

5 效果

采用该扩修方案后，可以有效减少巷道变形，延长巷道扩修周期，预计巷道扩修周期能从6个月延长至2年，巷道对帮部与底板的支护方式可以为各回采巷道控制帮部及底板变形提供很好的经验与依据，具有极大的推广价值。