軟巖巷道交替配合支護技術的研究與應用

程傳學，侯志林，楊 冰，包永強

(岷縣天昊黃金有限責任公司，甘肅 岷縣 274200)

隨著礦井開采規模的增大和開采深度的不斷加大,軟巖巷道的支護與維護問題顯得越來越突出,軟巖問題愈趨嚴重。軟巖巷道在開挖后使井巷圍巖周邊應力集中，當應力超過圍巖的極限強度時，就會發生破壞，圍巖體積擴張，膨脹，向井巷空間內移，擾動范圍較大，故作用在支架上的壓力增加，使支護困難；在巷道揭露裂隙、構造帶時，會出現在自重地壓（rh）的作用下垂直變形，巷道失修嚴重，直接影響礦井安全高效生產，本論文在以岷縣天昊黃金有限責任公司12坑+2113m中段-6線巷道、-6線采場沿脈拉底巷道為工程背景，研究支護技術。

1 工程地質條件

天昊公司位于甘肅省定西市境內，礦區處于西秦嶺中低山區，各類巖性都不同程度受構造影響，裂隙和構造段常見，礦區含礦圍巖主要為淺灰色～褐灰色厚層～中厚層狀細粒長英質砂巖、細砂巖、粉砂巖夾粉砂質板巖、鈣泥質板巖等。礦區巖礦石硬度為摩氏4級～6級。

礦體與圍巖界線清楚，多為斷層構造接觸關系，但含礦斷裂帶內以碎裂巖為主，巖石裂隙發育，塊度小，破碎程度高，穩固性差，坑道施工易坍塌，在施工完成后通過錨噴支護后仍存在大量變形現象，巷道無法滿足正常生產需要。

2 金屬礦山深部軟巖高應力巷道支護技術

2.1 深部軟巖巷道支護技術研究

以12坑+2113m中段-6線工作面為例，巷道均為穿層掘進，開拓巷道施工時設計斷面為三心拱，巷道荒寬2500mm，荒高2600mm，凈寬2200mm，凈高2300m，S掘=6.16m2，S凈=4.8m2。根據巷道圍巖揭露情況，較難控制頂板在-6.5線處，巷道揭露為泥質板巖，該泥巖穩定性差，遇水膨脹，根據上中段（+2153m）通過-6線泥質板巖情況，施工完成后巷道存在大量變形，兩幫移進量10cm～20cm，頂板下沉量為15cm，底板鼓起10cm，巷道失修嚴重，巷道斷面無法滿足需求，維修工程量大。

在12坑+2113m中段-6線工作面揭露泥質板巖后，通過對巷道斷面及支護參數進行了調整。調整后巷道斷面規格：荒寬2800mm，荒高2900m，S掘=7.7m2，凈寬2500mm，凈高2600mm，S凈=6.16m2。支護形式采用錨網噴交替配合支護形式，并調整支護參數，采用φ20*2200mm等強度全螺紋鋼錨桿及φ17.8*6000mm錨索交替配合直徑6cm盤圓加工制作的經緯網支護，即第一排巷道三心拱頂布置錨索，依次向下布置錨桿、錨索交替；第二排巷道三心拱頂布置錨桿，依次向下布置錨索、錨桿交替。每排共使用錨索、錨桿16根，其中巷道三心拱頂3根使用8m錨索線，其余使用6m錨索線。底板全部使用錨桿支護。每根三心拱部錨桿均使用1塊MSK2370型樹脂錨固劑固定，兩幫各2條，每根幫部錨桿均使用1塊MSK2870型樹脂錨固劑固定，錨桿間排距為750*1000mm，噴射混凝土150mm。

圖1 錨網噴交替配合支護技術示意圖

2.2 深部開采采場內支護技術研究

以12坑+2153m中段-6線采場拉底巷工作面為例，采場沿脈拉底巷設計斷面為三心拱，巷道規格荒寬2200mm，荒高2300mm，礦體與圍巖界限清楚，多為斷層構造接觸關系，礦體以碎裂巖為主，巖石裂隙發育，塊度小、破碎程度高。原支護采用φ20*2400mm的高強高預應力錨桿配合2200*2300mm的“W”鋼帶及菱形網支護，每根錨桿用1塊MSK2370型樹脂錨固劑錨固，錨桿間排距為8500*1000mm；另外每隔2m施工兩根錨索，每根錨索由一根φ17.8cm*8000mm的低松弛鋼絞線、200*200*10mm的錨索托盤及鎖具組成，每根錨索用2塊MSK2370型樹脂錨固劑錨固，錨索間排距為2000*2000mm，分別布置在巷道中心線兩側各1000mm的位置。

隨著沿脈拉底巷的掘進長度及時間推移，巷道頂板出現較為明顯的礦壓現象，應力集中、頂板破碎、裂隙發育，頂板日下沉量最大可達10cm～20cm，使用原支護方式不能有效控制頂板，不僅不能達到預期效果，而且需要二次支護，二次支護使用工字鋼吊棚，每組工字鋼吊棚由4根規格φ1.78*8000mm的錨索和一根長度為2200mm的工字鋼組成，工字鋼吊棚棚距為1000mm，兩組工字鋼之間搭設3根長度為2000mm的12#槽鋼，槽鋼間距為700mm，工字鋼兩端各施工兩根錨桿，并分別用一塊300*150*20mm的鋼板拖住工字鋼，每根錨索用兩塊MSK2370型樹脂錨固劑和一個讓壓管，雖然二次支護能滿足生產需求，但是嚴重制約的施工進度，浪費了人工，增加了材料消耗。

根據+2153m中段-6線采場拉底巷工作面施工情況，對+2113m中段-6線拉底巷工作面巷道支護進行了調整，調整后將之前頂板采用的2200*2300mm的“W”型鋼帶更換為2200*180*8mm的“T”型鋼帶配合，錨桿下方除錨桿托盤外增加規格為200*200*50mm的木板托盤配合，另外正常施工過程中，增加錨索的密度，由每2m施工兩根錨索調整為隔一排錨桿支護一排錨索，錨索規格由φ17.8mm調整為φ22mm，每條錨索都增加使用一個讓壓管，錨索托盤規格調整為200*200*20mm。調整結束后，沿脈拉底巷道趨于穩定，頂板得到了有效控制。

3 礦壓監測方案

采用機械式頂板離層儀對-6線開拓巷道及采場拉底巷進行日常監測，與錨桿施工同時進行，安設位置為掘進工作面巷道中頂位置，安設間距為50m。通過對-6線開拓巷道及-6線采場沿脈拉底巷觀測結果顯示，工作面底板移進量平均值10mm，最大值15mm，兩幫移進量平均值24mm，最大值28mm；頂板下沉量平均值18mm，最大值21mm；在10天～15天之間，兩幫及頂底板移進量趨于穩定不再變化。

4 結論

實踐表明該支護方案可以有效控制巷道圍巖的變形，通過參數分析對比，在不同應力、圍巖應力的釋放的差異及礦壓顯現的規律性等條件下，為巷道的支護方式、支護強度、施工等決定了動態性，從而因地制宜選擇支護工藝及參數，對生安全生產具有積極作用。