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[摘 要]近煤体底板岩巷受采动压力影响，变形破坏较大，直接影响到巷道安全使用和矿井生产。研究超前加固和滞后稳固技术及工艺，采取锚带网索联合支护对巷道进行超前加固，待动压稳定后采取锚喷注工艺对破坏围岩进行稳固治理，经实践检验，效果很好，并推广应用到其它类似条件巷道围岩治理。
[关键词]近煤层动压 底板岩巷 超前加固 滞后稳固
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0366-02
1 引言
海孜煤矿主采煤层为10煤，属突出煤层，其底板下平均55米为灰岩水层位，是矿井的承压水。因此运输大巷及底板抽采巷只能布置在10煤与灰岩水层位之间，且距10煤法距20米左右。由于煤層起伏较大，且断层多，造成局部地段巷道距10煤法距较近，工作面回采时的采动压力对其破坏影响十分大，必须提前采取围岩治理手段，确保巷道安全使用，降低后期维修成本。经研究，决定实施超前加固和滞后稳固技术方案，起到了很好的治理效果。
2 巷道概况
-700m西大巷是矿井二水平西翼主要运输大巷，2004年2月开工，2005年12月竣工，总长1800m，半圆拱形断面，锚喷支护。该巷道岩层总体为向北倾斜的单斜构造，产状5°～10°∠6°～10°，巷道施工过程中主要揭露粉砂岩与泥岩互层，局部地段为细砂岩，岩石物理力学性质为：泥岩单向抗压强度15.7 Mpa，单向抗拉强度为1.32Mpa，粉砂岩单向抗压强度45.94Mpa，单向抗拉强度6.4Mpa，细砂岩单向抗压强度59.45Mpa，单向抗拉强度3.82 Mpa。经对该巷道底板灰岩水探测，西1孔水压1.9MPa、西2孔水压1.5MPa、西3孔水压1.7MPa、西4孔水压1.7MPa，未对巷道产生明显压力影响。但该巷道里段600m上方为Ⅱ1023综采工作面，法距仅11～23m，采动压力对其影响较大，为后期的修护、通风、行人及运输安全带来很大的难题，因此必须提前对该段巷道进行加固。
3 基本技术路线和原理
3.1 基本技术路线
在Ⅱ1023工作面回采前采取锚带网索联合支护形式对大巷进行超前加固，防止大巷在Ⅱ1023工作面回采及稳定期间出现喷层炸皮脱落、岩层掉落、巷道变形、片帮垮冒等现象；Ⅱ1023工作面回采稳定后，根据巷道破坏程度，采取锚喷注支护技术对巷道进行滞后稳固，通过喷浆将围岩封闭，并将破碎的可能片帮冒落的岩块结成一体，转化为相对稳定结构，再利用锚杆注浆技术改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚带网索对松散破碎岩层的锚固作用，控制巷道围岩变形，从而达到理想的治理效果。
3.2 支护技术原理
3.2.1 支护原则
本着安全技术经济一体化的原则合理进行支护设计。
要借助围岩自身承载能力，联合运用锚带网索和锚喷注主动支护技术手段，使围岩和支护体形成完整的承载体，提高整体承载能力，保证巷道围岩稳定；同时通过锚注工艺将破碎围岩胶结，改变围岩结构和物理特性，实现对裂隙淋水的治理。
3.2.2 锚带网索支护原理
通过锚带网索的组合作用，把稳定性较弱的岩体与稳定性较好的岩体连成整体，改变了围岩结构组成，改善了围岩受力状况，提高了承压面的强度，从而达到增强巷道稳定性的目的。
3.2.3 锚注支护机理
利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，使松散破碎的围岩与原岩胶结成整体，提高了岩体的整体强度；结合锚喷及锚带网索支护，可以形成一个多层有效的组合拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力，使巷道保持稳定而不易产生破坏。
4 技术方案
4.1 第一阶段超前加固技术方案
从2007年8月至2007年12月，于Ⅱ1023工作面回采前，采取锚带网索联合支护形式，在锚喷支护的基础上直接进行加固。采用M22L2200mm等强锚杆，每根锚杆使用两支Z2937型锚固剂，锚杆株排距均为1000mm。钢带采用M4型钢带，沿巷道中心线纵向布置，钢带长度为4200mm。金属网采用φ8mm、100×100mm的钢筋方格网，全断面铺设，搭接长度不小于100 mm，压茬处每200mm用8#铁丝连接。锚索采用φ17.8L6400mm低松驰级钢绞线，破断载荷不小于240KN，株距为2000mm、排距为3000mm，每根锚索使用1卷K2335+2卷Z2335型树脂药卷锚固。
4.2 第二阶段滞后稳固技术方案
从2010年2月至2010年9月，Ⅱ1023工作面回采结束并稳定后，经调查分析，决定实施锚喷注支护工艺进行稳固治理。先进行喷浆，采用425#普通硅酸盐水泥，水泥：黄砂：石子=1：2：2，速凝剂用量为水泥用量的5%，喷厚100mm。接着施工注浆锚杆进行注浆，注浆锚杆规格φ20L2200mm，株距1400mm，排距1400mm；注浆料采用普通硅酸盐水泥加添加剂，525#普通硅酸盐水泥，ACZ-1型水泥添加剂，添加剂用量为水泥重量的4%～6%，浆液水灰比为0.7：1～1：1。
5 工艺流程及保障措施
5.1 施工工艺
5.1.1 锚梁网索施工工艺
打锚杆孔、扫孔→上M4钢带、金属方格网→装锚固剂至孔底→送锚杆入孔→搅拌→上垫片拧紧螺母。
打锚索孔→装锚固剂→送锚索入孔→搅拌→上垫片及锁具→张拉。
5.1.2 锚喷注施工工艺
初喷20～30mm厚混凝土→打注浆锚杆孔→装注浆锚杆→注浆→复喷40～50mm厚混凝土→复注。
注浆采用自下而上、左右顺序作业的方式。注浆完毕后，根据观测结果确定是否复注及复注位置。 5.2 保障措施
5.2.1 锚带网索安装
钻孔前应按设计要求，定好眼位，做出标记，锚杆孔角度尽量符合设计要求，锚杆孔深必须符合设计要求。
安装前应检查锚杆孔的方向、位置、深度及平直度是否符合设计要求，锚固剂、杆体是否合格，如有一项不符合要求，不得进行安装。
安装时，先将联接头拧紧在杆尾螺纹上，然后用杆体量孔深，划好记号，再用杆体将锚固剂送至孔底，并保证锚固剂搅拌充分。
打锚索时，先找准锚索设计位置，锚索孔施工工艺与锚杆孔相同。锚索孔打好后，装入锚固剂，装入锚索，装锚索时应注意轻送，防止锚固剂未到孔底即被捅破。锚固剂送入孔底后安上锚索搅拌器，开动锚索机搅拌，搅拌应由慢到快，送入孔底后搅拌时间不少于15秒，待锚固剂凝固后取出搅拌器。一小时后上垫片及锁具。最后用锚索张拉仪张拉锚索。
5.2.2 喷射混凝土
喷射混凝土应尽量做到厚度均匀，并满足参数要求。
喷射混凝土所用材料的标号、规格、材质、配比应符合设计要求，并混合均匀，保证喷层强度。
喷浆后养护工作必须认真实施，每一周每班养护一次，以保证混凝土的强度，防止出现脱水龟裂影响注浆效果。
5.2.3 注浆作业
要保证注浆锚杆孔的设计间排距，并要求垂直于岩面，底脚注浆锚杆下扎30°～45°，要严格控制孔深，使其与注浆锚杆长度配套。
浆液配比、水灰比和注浆终压应满足设计要求。
遇到漏浆时，可暂停注浆，采取措施封堵渗漏处，几分钟后即可再注。
注浆情况及参数应专人负责控制。
6 矿压监测
对巷道进行系统性的监测，目地是为了掌握锚杆承载工况、围岩变形特征以及巷道支护状况，同时为围岩控制支护设计进行修改、调整提供依据。监测内容主要包括：锚杆初锚力、锚杆锚固力、锚杆受力状态、顶板锚固区内及锚固区外位移以及围岩的表面位移等。
6.1 锚杆初锚力和锚固力监测
认真落实“三检”制度，即班组自检、区队日检、矿抽检制度。采用扭矩扳手对每根锚杆初锚力进行监测，确保扭矩不小于300N·m；采用MLK-20T型锚杆拉力计每30m随机抽取4根锚杆（顶帮各2根）进行拉拔试验，并将检测结果汇总存档。
6.2 锚杆受力监测
采用MCQ-100型液压枕监测锚杆受力状况。巷道内每30米安装一个液压枕，与多点位移计交错布置。通过观测，顶锚杆最大受力达到76KN，没有出现压力值达到锚杆屈服强度（118KN）的现象。
6.3 顶板锚固区内及锚固区外位移监测
围岩深部位移使用DWJ-2型多点位移计进行观测。安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。施工后第一周内每天测读1次，以后每周测读1次。
6.4 围岩表面位移监测
采用中腰线十字布点法，每隔10m布设1组变形观测点，在巷道加固结束后开始布置测点观测。施工后第一个月内每天观测一次，以后每旬观测一次，巷道稳定后，加大观测时间间隔。观测精确到1mm。
7 实施效果
7.1 通过布设变形观测点和矿压监测仪器进行变形监测，在工作面回采过程中，巷道顶、帮移近量不明显，仅局部出现炸喷浆皮、淋水状况，说明超前加固效果显著；但底臌现象较为明显，底臌量20～230mm，及时采取卧底的办法进行了治理。
7.2 实施锚喷注工艺后，巷道淋水现象明显减小，说明围岩已胶结为整体，裂隙已基本充满注实。至今巷道及支护体无明显变形，达到了预期的治理效果。
7.3 经济和社会效益显著。与U型棚加固相比，该方案每米巷道可节约支护成本1100余元，且工艺简单，劳动强度低，工作效率高，安全效果好。
8 结束语
该技术具有支护强度大、支护主动及时、安全效果好、适应性强等特点，特别适用于受采动压力影响下的巷道围岩治理。类似的底板岩巷很多，如-700m东大巷、三水平皮带运输巷等，受Ⅲ1012工作面采动压力影响，一旦发生破坏，不仅影响矿井生产系统，而且带来的安全隐患大，且后期修复耗费的人力、物力和财力巨大，影响矿井效率效益。经矿研究决定，这些巷道也采取了该技术进行加固，取得了十分明显的效果。该技术体系的成功实践，为类似条件下巷道围岩控制支护设计提供了依据，其推广应用前景十分广阔。
参考文献
[1] 钱鸣高、石平五、许加林.矿山压力与岩层控制中国矿业大学出版社，2010（2）.
[2] 王连国、田金棟、吴宇等.动压软岩巷道锚注支护技术试验研究《矿业研究与开发》，2007.
[3] 董方庭. 巷道围岩松动圈支护理论及应用技术煤炭工业出版社，2001.
[4] 钱鸣高、缪协兴、许加林.岩层控制的关键层理论中国矿业大学出版社，2003.
[关键词]近煤层动压 底板岩巷 超前加固 滞后稳固
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0366-02
1 引言
海孜煤矿主采煤层为10煤，属突出煤层，其底板下平均55米为灰岩水层位，是矿井的承压水。因此运输大巷及底板抽采巷只能布置在10煤与灰岩水层位之间，且距10煤法距20米左右。由于煤層起伏较大，且断层多，造成局部地段巷道距10煤法距较近，工作面回采时的采动压力对其破坏影响十分大，必须提前采取围岩治理手段，确保巷道安全使用，降低后期维修成本。经研究，决定实施超前加固和滞后稳固技术方案，起到了很好的治理效果。
2 巷道概况
-700m西大巷是矿井二水平西翼主要运输大巷，2004年2月开工，2005年12月竣工，总长1800m，半圆拱形断面，锚喷支护。该巷道岩层总体为向北倾斜的单斜构造，产状5°～10°∠6°～10°，巷道施工过程中主要揭露粉砂岩与泥岩互层，局部地段为细砂岩，岩石物理力学性质为：泥岩单向抗压强度15.7 Mpa，单向抗拉强度为1.32Mpa，粉砂岩单向抗压强度45.94Mpa，单向抗拉强度6.4Mpa，细砂岩单向抗压强度59.45Mpa，单向抗拉强度3.82 Mpa。经对该巷道底板灰岩水探测，西1孔水压1.9MPa、西2孔水压1.5MPa、西3孔水压1.7MPa、西4孔水压1.7MPa，未对巷道产生明显压力影响。但该巷道里段600m上方为Ⅱ1023综采工作面，法距仅11～23m，采动压力对其影响较大，为后期的修护、通风、行人及运输安全带来很大的难题，因此必须提前对该段巷道进行加固。
3 基本技术路线和原理
3.1 基本技术路线
在Ⅱ1023工作面回采前采取锚带网索联合支护形式对大巷进行超前加固，防止大巷在Ⅱ1023工作面回采及稳定期间出现喷层炸皮脱落、岩层掉落、巷道变形、片帮垮冒等现象；Ⅱ1023工作面回采稳定后，根据巷道破坏程度，采取锚喷注支护技术对巷道进行滞后稳固，通过喷浆将围岩封闭，并将破碎的可能片帮冒落的岩块结成一体，转化为相对稳定结构，再利用锚杆注浆技术改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚带网索对松散破碎岩层的锚固作用，控制巷道围岩变形，从而达到理想的治理效果。
3.2 支护技术原理
3.2.1 支护原则
本着安全技术经济一体化的原则合理进行支护设计。
要借助围岩自身承载能力，联合运用锚带网索和锚喷注主动支护技术手段，使围岩和支护体形成完整的承载体，提高整体承载能力，保证巷道围岩稳定；同时通过锚注工艺将破碎围岩胶结，改变围岩结构和物理特性，实现对裂隙淋水的治理。
3.2.2 锚带网索支护原理
通过锚带网索的组合作用，把稳定性较弱的岩体与稳定性较好的岩体连成整体，改变了围岩结构组成，改善了围岩受力状况，提高了承压面的强度，从而达到增强巷道稳定性的目的。
3.2.3 锚注支护机理
利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，使松散破碎的围岩与原岩胶结成整体，提高了岩体的整体强度；结合锚喷及锚带网索支护，可以形成一个多层有效的组合拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力，使巷道保持稳定而不易产生破坏。
4 技术方案
4.1 第一阶段超前加固技术方案
从2007年8月至2007年12月，于Ⅱ1023工作面回采前，采取锚带网索联合支护形式，在锚喷支护的基础上直接进行加固。采用M22L2200mm等强锚杆，每根锚杆使用两支Z2937型锚固剂，锚杆株排距均为1000mm。钢带采用M4型钢带，沿巷道中心线纵向布置，钢带长度为4200mm。金属网采用φ8mm、100×100mm的钢筋方格网，全断面铺设，搭接长度不小于100 mm，压茬处每200mm用8#铁丝连接。锚索采用φ17.8L6400mm低松驰级钢绞线，破断载荷不小于240KN，株距为2000mm、排距为3000mm，每根锚索使用1卷K2335+2卷Z2335型树脂药卷锚固。
4.2 第二阶段滞后稳固技术方案
从2010年2月至2010年9月，Ⅱ1023工作面回采结束并稳定后，经调查分析，决定实施锚喷注支护工艺进行稳固治理。先进行喷浆，采用425#普通硅酸盐水泥，水泥：黄砂：石子=1：2：2，速凝剂用量为水泥用量的5%，喷厚100mm。接着施工注浆锚杆进行注浆，注浆锚杆规格φ20L2200mm，株距1400mm，排距1400mm；注浆料采用普通硅酸盐水泥加添加剂，525#普通硅酸盐水泥，ACZ-1型水泥添加剂，添加剂用量为水泥重量的4%～6%，浆液水灰比为0.7：1～1：1。
5 工艺流程及保障措施
5.1 施工工艺
5.1.1 锚梁网索施工工艺
打锚杆孔、扫孔→上M4钢带、金属方格网→装锚固剂至孔底→送锚杆入孔→搅拌→上垫片拧紧螺母。
打锚索孔→装锚固剂→送锚索入孔→搅拌→上垫片及锁具→张拉。
5.1.2 锚喷注施工工艺
初喷20～30mm厚混凝土→打注浆锚杆孔→装注浆锚杆→注浆→复喷40～50mm厚混凝土→复注。
注浆采用自下而上、左右顺序作业的方式。注浆完毕后，根据观测结果确定是否复注及复注位置。 5.2 保障措施
5.2.1 锚带网索安装
钻孔前应按设计要求，定好眼位，做出标记，锚杆孔角度尽量符合设计要求，锚杆孔深必须符合设计要求。
安装前应检查锚杆孔的方向、位置、深度及平直度是否符合设计要求，锚固剂、杆体是否合格，如有一项不符合要求，不得进行安装。
安装时，先将联接头拧紧在杆尾螺纹上，然后用杆体量孔深，划好记号，再用杆体将锚固剂送至孔底，并保证锚固剂搅拌充分。
打锚索时，先找准锚索设计位置，锚索孔施工工艺与锚杆孔相同。锚索孔打好后，装入锚固剂，装入锚索，装锚索时应注意轻送，防止锚固剂未到孔底即被捅破。锚固剂送入孔底后安上锚索搅拌器，开动锚索机搅拌，搅拌应由慢到快，送入孔底后搅拌时间不少于15秒，待锚固剂凝固后取出搅拌器。一小时后上垫片及锁具。最后用锚索张拉仪张拉锚索。
5.2.2 喷射混凝土
喷射混凝土应尽量做到厚度均匀，并满足参数要求。
喷射混凝土所用材料的标号、规格、材质、配比应符合设计要求，并混合均匀，保证喷层强度。
喷浆后养护工作必须认真实施，每一周每班养护一次，以保证混凝土的强度，防止出现脱水龟裂影响注浆效果。
5.2.3 注浆作业
要保证注浆锚杆孔的设计间排距，并要求垂直于岩面，底脚注浆锚杆下扎30°～45°，要严格控制孔深，使其与注浆锚杆长度配套。
浆液配比、水灰比和注浆终压应满足设计要求。
遇到漏浆时，可暂停注浆，采取措施封堵渗漏处，几分钟后即可再注。
注浆情况及参数应专人负责控制。
6 矿压监测
对巷道进行系统性的监测，目地是为了掌握锚杆承载工况、围岩变形特征以及巷道支护状况，同时为围岩控制支护设计进行修改、调整提供依据。监测内容主要包括：锚杆初锚力、锚杆锚固力、锚杆受力状态、顶板锚固区内及锚固区外位移以及围岩的表面位移等。
6.1 锚杆初锚力和锚固力监测
认真落实“三检”制度，即班组自检、区队日检、矿抽检制度。采用扭矩扳手对每根锚杆初锚力进行监测，确保扭矩不小于300N·m；采用MLK-20T型锚杆拉力计每30m随机抽取4根锚杆（顶帮各2根）进行拉拔试验，并将检测结果汇总存档。
6.2 锚杆受力监测
采用MCQ-100型液压枕监测锚杆受力状况。巷道内每30米安装一个液压枕，与多点位移计交错布置。通过观测，顶锚杆最大受力达到76KN，没有出现压力值达到锚杆屈服强度（118KN）的现象。
6.3 顶板锚固区内及锚固区外位移监测
围岩深部位移使用DWJ-2型多点位移计进行观测。安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。施工后第一周内每天测读1次，以后每周测读1次。
6.4 围岩表面位移监测
采用中腰线十字布点法，每隔10m布设1组变形观测点，在巷道加固结束后开始布置测点观测。施工后第一个月内每天观测一次，以后每旬观测一次，巷道稳定后，加大观测时间间隔。观测精确到1mm。
7 实施效果
7.1 通过布设变形观测点和矿压监测仪器进行变形监测，在工作面回采过程中，巷道顶、帮移近量不明显，仅局部出现炸喷浆皮、淋水状况，说明超前加固效果显著；但底臌现象较为明显，底臌量20～230mm，及时采取卧底的办法进行了治理。
7.2 实施锚喷注工艺后，巷道淋水现象明显减小，说明围岩已胶结为整体，裂隙已基本充满注实。至今巷道及支护体无明显变形，达到了预期的治理效果。
7.3 经济和社会效益显著。与U型棚加固相比，该方案每米巷道可节约支护成本1100余元，且工艺简单，劳动强度低，工作效率高，安全效果好。
8 结束语
该技术具有支护强度大、支护主动及时、安全效果好、适应性强等特点，特别适用于受采动压力影响下的巷道围岩治理。类似的底板岩巷很多，如-700m东大巷、三水平皮带运输巷等，受Ⅲ1012工作面采动压力影响，一旦发生破坏，不仅影响矿井生产系统，而且带来的安全隐患大，且后期修复耗费的人力、物力和财力巨大，影响矿井效率效益。经矿研究决定，这些巷道也采取了该技术进行加固，取得了十分明显的效果。该技术体系的成功实践，为类似条件下巷道围岩控制支护设计提供了依据，其推广应用前景十分广阔。
参考文献
[1] 钱鸣高、石平五、许加林.矿山压力与岩层控制中国矿业大学出版社，2010（2）.
[2] 王连国、田金棟、吴宇等.动压软岩巷道锚注支护技术试验研究《矿业研究与开发》，2007.
[3] 董方庭. 巷道围岩松动圈支护理论及应用技术煤炭工业出版社，2001.
[4] 钱鸣高、缪协兴、许加林.岩层控制的关键层理论中国矿业大学出版社，2003.