技术资料高地压软岩巷道U型钢支架支护

u型钢支架是通过构件间可缩和弹性变形来调节载荷，同时在支架变形和下缩过程中保持对围岩的支护阻力，以促使围岩应力状态趋于平衡，适应较大的围岩变形和压力变化。壁后注浆充填是对围岩进行注浆，浆液注入裂隙后固化，提高破碎岩体的黏结力，增大岩块间相对位移的摩擦阻力，从而提高巷道围岩整体的稳定性。通过对u型钢支架支护巷道进行壁后注浆充填，可有效提高巷道稳定性，对高地压软岩巷道的支护具有重要意义。

1巷道工程概况

1．1地质条件

煤矿一辅助水平回风巷井下标高一．3～一．6m，开口位于三2煤层中，向前掘进期间将依次穿越三1煤层和二2煤层，巷道总体上位于煤层顶底板的泥岩与砂质泥岩层位，节理裂隙发育，围岩松软破碎。直接充水水源为二2煤层顶底板砂岩裂隙水，间接充水水源为太原组灰岩含水层，预计正常涌水量为40m／h，最大涌水量为m／h。本区地质构造复杂，区内发育一向斜构造。

1．2受压状况及原因分析

巷道曾采用锚网喷支护配合锚索加强支护技术，结果巷道掘进不到一个月就停掘返修，尤其是穿煤施工期间，矿山压力显现更为强烈。表现为浆皮大面积多处开裂、底鼓严重、两帮移近量大、顶板下沉等现象，由此看出，虽然锚杆支护已经在矿井生产中得到普遍应用，但是锚杆的承载性能较差，传统的锚杆支护形式已经不足以保持巷道在高地压软岩层位的长期稳定。

2支护设计原则及方案选择

2．1支护设计原则

(1)高地压软岩巷道稳定性差，巷道来压后顶板下沉、底鼓现象尤为突出，新的支护方式要具备一定的承载性能和让压能力，即能保证来压后不会被刚性破坏，又能保证足够的支撑能力。

(2)软岩巷道开挖后在风化与裂隙水的作用下，围岩的承载能力下降，对巷道围岩及裂隙进行封闭，防止裂隙水侵蚀、风化作用破坏，提高巷道的稳定性。

2．2支护方案选择

在实践经验及数值模拟分析的基础上，决定采用36U圆形钢支架配合壁后注浆充填技术进行支护。

2．2．1可缩性支架支护

采用?5OOOmm的36U圆形钢支架支护，36U圆形钢支架共分6节，其中顶梁及帮梁共5节，每节长2mm，底梁1节，长mm，每架支架使用钢板连接板14道，卡缆18副，梁搭接mm，紧固卡缆3个(2个限位卡缆，1个非限位卡缆)，支架间距mm。

卡缆螺栓力矩不小于N·In，连接板螺栓力矩不小于N·In。U型钢支架后全断面铺设金属网，金属网由q~6mm钢筋加工而成，规格为×mm，网目×lOOmm，四周均搭接mm，双边三花联网，每边联网间距均不大于mm，采用14#双股镀锌铁丝联网，尽量布置在“丁”字筋或“十”字筋的交叉处，联网铁丝扭结不少于3圈，铁丝扭结头外露不超过30ram，朝向内侧。

2．2．2壁后注浆充填

全断面注浆充填裂隙，对巷道轮廓线以外2m范围内围岩进行加固。参数设计如下：

(1)注浆管采用×0mm的镀锌钢管加工而成，埋设后外露不超过mm。注浆管间排距为2×mm，每排布置5根注浆管，正顶、两肩窝及两底角各一根。

(2)注浆前，先将巷道拉底至设计高度后喷浆封闭底板，施工底板时先在底板沿支架底梁喷mm厚浆料(高出u型钢底梁50ram)，防止注浆时底板漏浆。

(3)注浆时，浆液采用普通硅酸盐#水泥配制，水灰比为0．8～1。注浆时压力控制在0．8～1MPa，注浆后及时打探眼检查注浆质量(注浆质量：探眼内无空洞或裂缝)，探眼布置在两排注浆孔之间，深度0mm，与注浆孔成五花型布置。巷道支护设计及注浆加固。

3方案实施效果分析

采用36U圆形钢支架结合壁后注浆充填技术，使围岩一充填体一支架结构三者形成共同的力学承载体系，大幅度提高了支架的工作阻力，有效地控制了围岩的变形，提高了软岩巷道支护的稳定性。同时，支架实施壁后注浆充填后封闭了岩面，有效地防止水和潮气的侵人，对于服务年限长的巷道来说充填层起到了阻止软弱岩层的风化作用，达到长期稳定的目的。

在巷道注浆加固后对U型钢支架进行定期、定点测量，通过数据对比发现，u型钢支架实施壁后注浆充填加固后，减少了支架的变形量，有效地控制了巷道的稳定性。

4施工注意事项

尽管U型钢支架可以适应较大的围岩变形和压力变化，但是采用u型钢支架的支护形式为一种被动支护，支架架设后，不可避免地会在支架与围岩之间形成大小不一的架后空间，如果不对架后空间及时充填处理，一旦达到围岩承受能力的极限时，巷道突然来压，将导致U型钢支架不能承受较大的松动围岩压力而被破坏。

(1)根据工作面岩石条件，合理布置炮眼并及时调整爆破参数，保证巷道爆破成型，缩小架后空间。

(2)支架架设后，用半圆木绞“#”字架对架后空间进行充填，保证支架对围岩具有一定的初撑力。

(3)架棚过后及时对围岩裂隙进行注浆充填，注浆充填时按照先帮后顶、先下后上的顺序逐排进行注浆，不得跳跃，不得先注顶板再注两帮。

5、结论

(1)一辅助水平回风巷属于高地压软岩巷道，采用u型钢支架与壁后注浆充填技术相结合的支护方式，有效地解决了高地压软岩巷道支护困难的问题，达到控制巷道长期稳定的效果。

(2)壁后注浆充填技术的应用，使支架与围岩形成一个共同的承载体，在巷道来压时，支架的可缩性也能起到一定的让压作用，保证巷道的承载能力，对高地压软岩巷道的支护具有重要意义。

(3)该技术与锚网喷支护技术相比，在高地压软弱岩层层位，具有维修工程量小，巷道可靠性高，稳定性好等优点，为今后高地压软岩巷道的支护积累了经验。

喜欢这篇文章？不妨点击右上角省略按钮分享到朋友圈。

山东陆屹物资有限公司