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【摘 要】主要介绍了矿井高地压岩层巷道地压大、巷道变形严重情况下，结合现场实际情况，提出比较合理的巷道支护方案，以及方案实施后取得的较好效果。
【关键词】巷道变形;锚网喷;巷道注浆
1.矿井工程概况
1.1煤层
矿井含煤地层为石炭系下统万寿组，主要开采煤层C5、C3两层，煤种为无烟煤，目前开采C5煤层，倾角10-13，平均厚度约1.7m。
1.2顶底板岩性
万寿山组地层主要由灰黑色、深灰色薄～中厚层状泥质粉砂岩、砂质泥岩、菱铁质粉砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。地层厚度97-148m，平均厚130m。C5煤层直接顶板和底板都为泥岩，底板泥岩之下为一层厚0.5m左右的粉砂岩或菱铁质砂岩，较硬。其余基本为黑色泥岩、含炭质泥岩或菱铁质泥岩，岩性单一。
1.3煤层埋藏深度
现开采C5煤层底板标高+800-+700米，地面标高+1460米，煤层埋藏深度最大760米。地面为洛泽河切割，河谷最低点+860米，两岸皆为陡峭的悬崖。
1.4原巷道掘进与支护工艺
井下巷道采用钻爆法沿煤层底板掘进，部分破顶，梯形断面， 11#矿用工字钢加工的金属梯形支架支护，支架密度3-4架/m，支架间用细圆木料背顶背帮。
1.5原支护形式存在的问题
掘进工作面的工字钢棚支护强度不能满足要求，巷道断面缩小量大，大约半年左右就要返修一次。
2.巷道破坏的主要原因分析
2.1围岩强度低
主要巷道沿C5层煤掘进，顶板为泥页岩，f=3-4,直按顶f＜3,自身强度低，胶结性差，容易沿层理风化剥落。
2.2风化膨胀性矿物成分高
经测试化验分析，C5层煤顶板岩石的矿物成份中，伊利石占61.8%，高岭石占16.1%。这些矿物成份极易风化，且有一定的膨胀性，是造成巷道破坏的一个客观原因。
C5层煤的直接底板虽有300-400mm厚硬岩，但老底岩石中高岭石占9.9%，见表2。这些岩石遇水膨胀、泥化，容易引起底臌。
2.3支护结构形式不适应
对于这种软岩应尽量采用拱形断面巷道，强化围岩的自身主动支护作用，以保持巷道围岩的完整性。而该矿巷道原支护形式采用梯形、多边形及木材、强度较低的砼砌块等；即使工字钢棚背板为木材，多为空帮、空顶，支撑力极弱，这是造成巷道破坏，多次返修仍难稳定的重要原因。
3.巷道支护方案与技术参数
3.1方案分析
初步认为：半圆拱形断面受力条件相对梯形断面要好，锚网、锚网索、锚网喷等主动支护强度高，能够抵抗较大地压，且易于留出让压空间，保证巷道变形后仍能满足使用要求。
因此，根据围岩特征和变形破坏的程度，对围岩松动破坏严重的地段可采用“喷射砼+锚网带注”支护结构形式；对围岩较完整，松动变形较小的地段可采用“锚网带”支护，表面风化严重时要先喷射砼。施工时根据现场实际情况从两种方案中选取一种方案实施。
总体工艺为：撤棚-修复岩面—喷砼—钻装锚杆并挂网、带—注浆—加固底板。
3.2主要运输下山支护方案
主要运输下山设计巷道为直墙切圆拱形断面，净宽3.6m，净高3.0m，其中墙高1.8m，拱高1.2m。
3.2.1喷射砼锚网带注方案
（1）锚杆
选用HLX50-27/32L专用中空螺旋注浆锚杆，长1800mm，矩形布置，间排距800mm，见图1。
（2）喷射砼
巷道掘进达到规定断面后先喷射50mm厚C20砼，然后再钻注浆锚杆孔。
（3）钢筋带
选用￠12圆钢制作内波纹式环形钢筋锚带，加工图见图2。
图1 井底车场巷道喷射砼锚网带注支护
注：1-螺旋注浆锚杆；2-锚网；3-锚带；4-喷射砼
图2 钢筋带加工图
注：短筋L=64mm；环形钢筋及波形钢筋由一根钢筋加工
（4）钢筋网
选用￠6mm 钢筋焊接网，网格100×100mm，网片规格900×1800mm，钢筋网压茬大于100mm。
（5）注浆泵
选用QB152型便携式注浆泵及配套设施。
（6）施工工艺顺序
开挖形成巷道荒断面—喷射50mm厚砼—钻锚杆孔—安装锚杆—掛网、压带上托盘—固定螺母—注浆加固—注浆7天后拧紧螺母至20KN预紧力—特殊情况需要时再喷射30-50mm厚砼。
3.2.2树脂锚杆与锚网带方案
（1）锚杆
选用￠18×1800mm全螺纹钢筋树脂锚杆，间排距800mm，见图3。选用150×150×6mm的拱形托盘；每根锚杆用1块Φ25×500mm的树脂锚固剂，单根锚杆预紧力为30KN。
图3 井底车场巷道树脂锚杆与锚带网支护
注：1-螺纹钢树脂锚杆；2-锚网；3-锚带；4-喷射砼
（2）喷射砼
当巷道松碎，难以成孔时，可先喷射50mm厚C20砼，再钻锚杆孔。
（3）钢筋带、锚网
技术参数与上述方案相同。
4.注浆锚杆加固技术
4.1锚注技术
如果围岩条件好，变形量<30mm，则可不一定加注浆锚杆，直接二次支护；若岩层松软破碎，变形量>30mm，即要采用锚注加固。
4.1.1锚注设备及材料
（1）注浆泵：选用QB152型便携式注浆泵。
（2）注浆浆液：采用水泥单浆液，即强度等级为52.5普通硅酸盐水泥，W/C=0.4-0.5，并添加占水泥重量的1%-2%的高效复合早强高效减水剂，以提高浆液的流动性和易性。
（3）注浆锚杆：选用MLX50-27/32Z中空螺旋注浆锚杆，长2m。
4.1.2注浆锚杆布置
所有锚网喷巷道的两墙底角，一定要从设计底板开始下挖100mm，清底后进行补喷混凝土至设计厚度，然后再打注浆锚杆。 注浆锚杆间排距为800mm，先加固两帮底角，在两角底板以上400mm左右开眼，向下方向打锚注孔，将两底角锚注后，再从两帮底排锚杆以上800mm处开始对称布置钻孔及注浆，其他帮、顶的锚注孔垂直于岩面。
4.1.3注浆参数
（1）注浆量
在正常情况下，每孔注入水泥量50～100kg左右；当注入水泥超过300kg，注浆压力仍未达到最大注浆终压时，可暂停注浆；待2小时后再复注。若复注时注入水泥量达500kg左右，注浆压力仍未达到注浆终压时，要检查是否有漏浆现象，暂停或换孔注浆。
（2）注浆压力
初始压力从零开始要缓慢升压，一般控制在0.5MPa左右，正常情况下不超过1MPa，只要进浆不宜升压太快，最大终压力为2MPa，这样可控注浆范围在2～3m左右，有利于保证注浆加固效果。
4.1.4注浆顺序与工艺
（1）断面注浆顺序
先注两帮底角，再注两帮，最后注拱部，从下往上对称依次进行，有条件时可用两台注浆泵同时对称注浆。
（2）纵向注浆顺序
在巷道纵向上采取隔排注浆方式，按先单后双的间隔复注。
（3）单孔注浆顺序
①钻注浆孔→②压风扫孔→③旋装注浆锚杆→④安装球形阀→⑤接通注浆管→⑥开注浆泵注满达到终压时停注→⑦30分钟后卸下球形阀。
4.2对底臌的防治
防治底臌的重点是加固底板或应力转移，其次是卸压，以及综合的方法治理底臌。
为防治底臌，对所有巷道的两帮在底板水平以上向下扎钻装底角锚杆，以转移应力，防止底臌产生。
对已经发生底臌的地段，先进行卧底，在底板铺设100mm厚C20砼作止浆层，然后进行锚注，根据岩层揭露情况；对底臌特别严重的地段，采取专项反底拱技术设计措施。
巷道两帮底角喷射砼一定要超过底板水平以下100mm，要先清出两角底沟，然后在打底角锚杆，再由下而上喷射砼。
5.实施效果分析
5.1效果
对井底车场主要运输下山采取上述方案实施以后，开拓巷道锚网喷后前三天，顶板下沉量达到了180mm，按设计进行巷道壁后注浆后，下沉量明显减少，一个月后基本稳定，重点区域采取的锚网带方案也达到了应有的效果。巷道整体变形量基本达到了预期目标，180天后观测，没有大范围巷道破坏现象。
5.2问题与改进
虽然此方案基本达到了预期目标，但因总体巷道变形量达到300mm,使巷道有效断面减少，影响使用，而且局部还有破坏现象。改进方案为，再设计巷道时，按国家规定设计断面高、宽均加300m作为施工设计巷道断面，预留巷道变形量。对破坏严重区域，采取二次支护方式，有效控制地压。
【关键词】巷道变形;锚网喷;巷道注浆
1.矿井工程概况
1.1煤层
矿井含煤地层为石炭系下统万寿组，主要开采煤层C5、C3两层，煤种为无烟煤，目前开采C5煤层，倾角10-13，平均厚度约1.7m。
1.2顶底板岩性
万寿山组地层主要由灰黑色、深灰色薄～中厚层状泥质粉砂岩、砂质泥岩、菱铁质粉砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。地层厚度97-148m，平均厚130m。C5煤层直接顶板和底板都为泥岩，底板泥岩之下为一层厚0.5m左右的粉砂岩或菱铁质砂岩，较硬。其余基本为黑色泥岩、含炭质泥岩或菱铁质泥岩，岩性单一。
1.3煤层埋藏深度
现开采C5煤层底板标高+800-+700米，地面标高+1460米，煤层埋藏深度最大760米。地面为洛泽河切割，河谷最低点+860米，两岸皆为陡峭的悬崖。
1.4原巷道掘进与支护工艺
井下巷道采用钻爆法沿煤层底板掘进，部分破顶，梯形断面， 11#矿用工字钢加工的金属梯形支架支护，支架密度3-4架/m，支架间用细圆木料背顶背帮。
1.5原支护形式存在的问题
掘进工作面的工字钢棚支护强度不能满足要求，巷道断面缩小量大，大约半年左右就要返修一次。
2.巷道破坏的主要原因分析
2.1围岩强度低
主要巷道沿C5层煤掘进，顶板为泥页岩，f=3-4,直按顶f＜3,自身强度低，胶结性差，容易沿层理风化剥落。
2.2风化膨胀性矿物成分高
经测试化验分析，C5层煤顶板岩石的矿物成份中，伊利石占61.8%，高岭石占16.1%。这些矿物成份极易风化，且有一定的膨胀性，是造成巷道破坏的一个客观原因。
C5层煤的直接底板虽有300-400mm厚硬岩，但老底岩石中高岭石占9.9%，见表2。这些岩石遇水膨胀、泥化，容易引起底臌。
2.3支护结构形式不适应
对于这种软岩应尽量采用拱形断面巷道，强化围岩的自身主动支护作用，以保持巷道围岩的完整性。而该矿巷道原支护形式采用梯形、多边形及木材、强度较低的砼砌块等；即使工字钢棚背板为木材，多为空帮、空顶，支撑力极弱，这是造成巷道破坏，多次返修仍难稳定的重要原因。
3.巷道支护方案与技术参数
3.1方案分析
初步认为：半圆拱形断面受力条件相对梯形断面要好，锚网、锚网索、锚网喷等主动支护强度高，能够抵抗较大地压，且易于留出让压空间，保证巷道变形后仍能满足使用要求。
因此，根据围岩特征和变形破坏的程度，对围岩松动破坏严重的地段可采用“喷射砼+锚网带注”支护结构形式；对围岩较完整，松动变形较小的地段可采用“锚网带”支护，表面风化严重时要先喷射砼。施工时根据现场实际情况从两种方案中选取一种方案实施。
总体工艺为：撤棚-修复岩面—喷砼—钻装锚杆并挂网、带—注浆—加固底板。
3.2主要运输下山支护方案
主要运输下山设计巷道为直墙切圆拱形断面，净宽3.6m，净高3.0m，其中墙高1.8m，拱高1.2m。
3.2.1喷射砼锚网带注方案
（1）锚杆
选用HLX50-27/32L专用中空螺旋注浆锚杆，长1800mm，矩形布置，间排距800mm，见图1。
（2）喷射砼
巷道掘进达到规定断面后先喷射50mm厚C20砼，然后再钻注浆锚杆孔。
（3）钢筋带
选用￠12圆钢制作内波纹式环形钢筋锚带，加工图见图2。
图1 井底车场巷道喷射砼锚网带注支护
注：1-螺旋注浆锚杆；2-锚网；3-锚带；4-喷射砼
图2 钢筋带加工图
注：短筋L=64mm；环形钢筋及波形钢筋由一根钢筋加工
（4）钢筋网
选用￠6mm 钢筋焊接网，网格100×100mm，网片规格900×1800mm，钢筋网压茬大于100mm。
（5）注浆泵
选用QB152型便携式注浆泵及配套设施。
（6）施工工艺顺序
开挖形成巷道荒断面—喷射50mm厚砼—钻锚杆孔—安装锚杆—掛网、压带上托盘—固定螺母—注浆加固—注浆7天后拧紧螺母至20KN预紧力—特殊情况需要时再喷射30-50mm厚砼。
3.2.2树脂锚杆与锚网带方案
（1）锚杆
选用￠18×1800mm全螺纹钢筋树脂锚杆，间排距800mm，见图3。选用150×150×6mm的拱形托盘；每根锚杆用1块Φ25×500mm的树脂锚固剂，单根锚杆预紧力为30KN。
图3 井底车场巷道树脂锚杆与锚带网支护
注：1-螺纹钢树脂锚杆；2-锚网；3-锚带；4-喷射砼
（2）喷射砼
当巷道松碎，难以成孔时，可先喷射50mm厚C20砼，再钻锚杆孔。
（3）钢筋带、锚网
技术参数与上述方案相同。
4.注浆锚杆加固技术
4.1锚注技术
如果围岩条件好，变形量<30mm，则可不一定加注浆锚杆，直接二次支护；若岩层松软破碎，变形量>30mm，即要采用锚注加固。
4.1.1锚注设备及材料
（1）注浆泵：选用QB152型便携式注浆泵。
（2）注浆浆液：采用水泥单浆液，即强度等级为52.5普通硅酸盐水泥，W/C=0.4-0.5，并添加占水泥重量的1%-2%的高效复合早强高效减水剂，以提高浆液的流动性和易性。
（3）注浆锚杆：选用MLX50-27/32Z中空螺旋注浆锚杆，长2m。
4.1.2注浆锚杆布置
所有锚网喷巷道的两墙底角，一定要从设计底板开始下挖100mm，清底后进行补喷混凝土至设计厚度，然后再打注浆锚杆。 注浆锚杆间排距为800mm，先加固两帮底角，在两角底板以上400mm左右开眼，向下方向打锚注孔，将两底角锚注后，再从两帮底排锚杆以上800mm处开始对称布置钻孔及注浆，其他帮、顶的锚注孔垂直于岩面。
4.1.3注浆参数
（1）注浆量
在正常情况下，每孔注入水泥量50～100kg左右；当注入水泥超过300kg，注浆压力仍未达到最大注浆终压时，可暂停注浆；待2小时后再复注。若复注时注入水泥量达500kg左右，注浆压力仍未达到注浆终压时，要检查是否有漏浆现象，暂停或换孔注浆。
（2）注浆压力
初始压力从零开始要缓慢升压，一般控制在0.5MPa左右，正常情况下不超过1MPa，只要进浆不宜升压太快，最大终压力为2MPa，这样可控注浆范围在2～3m左右，有利于保证注浆加固效果。
4.1.4注浆顺序与工艺
（1）断面注浆顺序
先注两帮底角，再注两帮，最后注拱部，从下往上对称依次进行，有条件时可用两台注浆泵同时对称注浆。
（2）纵向注浆顺序
在巷道纵向上采取隔排注浆方式，按先单后双的间隔复注。
（3）单孔注浆顺序
①钻注浆孔→②压风扫孔→③旋装注浆锚杆→④安装球形阀→⑤接通注浆管→⑥开注浆泵注满达到终压时停注→⑦30分钟后卸下球形阀。
4.2对底臌的防治
防治底臌的重点是加固底板或应力转移，其次是卸压，以及综合的方法治理底臌。
为防治底臌，对所有巷道的两帮在底板水平以上向下扎钻装底角锚杆，以转移应力，防止底臌产生。
对已经发生底臌的地段，先进行卧底，在底板铺设100mm厚C20砼作止浆层，然后进行锚注，根据岩层揭露情况；对底臌特别严重的地段，采取专项反底拱技术设计措施。
巷道两帮底角喷射砼一定要超过底板水平以下100mm，要先清出两角底沟，然后在打底角锚杆，再由下而上喷射砼。
5.实施效果分析
5.1效果
对井底车场主要运输下山采取上述方案实施以后，开拓巷道锚网喷后前三天，顶板下沉量达到了180mm，按设计进行巷道壁后注浆后，下沉量明显减少，一个月后基本稳定，重点区域采取的锚网带方案也达到了应有的效果。巷道整体变形量基本达到了预期目标，180天后观测，没有大范围巷道破坏现象。
5.2问题与改进
虽然此方案基本达到了预期目标，但因总体巷道变形量达到300mm,使巷道有效断面减少，影响使用，而且局部还有破坏现象。改进方案为，再设计巷道时，按国家规定设计断面高、宽均加300m作为施工设计巷道断面，预留巷道变形量。对破坏严重区域，采取二次支护方式，有效控制地压。