【背景】河南赵固二矿区位于焦作煤田东部，矿区目前开采深度约700m。主采煤层为二₁煤层，平均厚度约为6m，煤层层位稳定，内部裂隙发育。煤层顶板以泥岩、砂质泥岩、砂岩等强度较低的岩层组成;底板以砂质泥岩、灰岩为主。巷道围岩强度低，变形量大、围岩变形难以稳定、多次翻修仍无法实现维稳，受临近工作面扰动应力与原岩应力叠加的影响，巷道矿压显现剧烈，围岩离层严重，片帮现象较为普遍，经常出现顶板冒落，给安全生产带来不利影响。服务期间的巷道围岩变形较为剧烈，两帮总变形量500mm以上，顶板下沉量平均也在400mm以上，部分区域顶板下沉量甚至高达1000mm以上，锚索断裂失效的现象较为普遍，巷道围岩整体呈现不对称变形。

 

　　为解决赵固二矿巷道支护与维护存在的问题，以I盘区胶带运输大巷为例，在现有支护强度下，巷道采用预留变形断面方式掘进，以满足设备安装、通风、行人、运输及安全的需要。通过对矿区多条巷道在服务期间的围岩变形破坏特征调研分析，根据上述巷道围岩稳定性控制原理与支护技术，胶带运输大巷掘进设计时，在拱顶部预留变形510mm，帮部预留变形530mm。巷道断面为直墙半圆拱形，设计掘进宽度5320mm，掘进高度4600 mm，采用光面爆破施工工艺掘进。结合胶带运输大巷现场工程地质围岩条件与围岩变形破坏特征，采用“可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+W钢带+喷射混凝土”综合控制技术为主，并辅以可接长锚杆强化顶板支护。巷道支护方案如下图所示，支护工艺及参数设计如下：

 

 

　　第1步:“可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+ W钢带+喷射混凝土”综合控制技术：巷道开挖卸荷期间，围岩体中储存的大量变性能得以释放，周边浅部围岩在短时间内产生大量裂隙，此时采用“可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆+锚网+ W钢带+喷射混凝土”柔性技术方案进行及时主动支护。一方面，可及时抑制锚固区内外巷道围岩的离层、滑动等非连续性变形，维护围岩完整性、连续性与稳定性的同时，支护结构又能适应卸荷期间的围岩变形要求;另外，可接长锚杆克服了刚性长螺纹钢锚杆长度的不足与锚索延伸性能差的缺陷，将巷道浅部锚固区围岩锚固到深部稳定的岩层中，进一步加强围岩的稳定性，支护方案如图(a)所示。

 

　　(1)可接长锚杆+刚性长螺纹钢锚杆：① 巷道顶板向两侧均匀布置8根螺纹钢可接长锚杆，锚杆规格为直径20mm、L=5000 mm，锚固长度不小于1200 mm(CK2360、Z2360型锚固剂各一卷)，最小预紧力不低于40 kN，最小锚固力不低于120kN，间排距为700mm×700mm;② 拱顶下部及帮部均匀布置10根刚性长螺纹锚杆，锚杆规格为直径20mm、L=3700mm;锚固长度不小于1200 mm(CK2360、Z2360型锚固剂各一卷)，最小预紧力不低于40kN，最小锚固力不低于120kN，间排距为700mm×700mm。

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　　(2)锚杆托盘+锚网+ W钢带+混凝土：锚杆托盘规格为150mm×150mm×10mm;W钢带规格为450mm×280mm;网片规格为直径6mm×1700mm×900mm，网格为边长100mm的正方形，网片搭接长度不小于100mm，每格用14号铅丝四角绑扎，联接牢固;初喷混凝土厚度为30mm。

 

　　第2步:可接长锚杆强化顶板支护：待初次支护后的20d左右，在采用可接长锚杆强化顶板支护。由于胶带运输大巷易受临近工作面的扰动影响，通过可接长锚杆对巷道顶板区域进行强化支护，防止巷道冒顶等不安全隐患的产生。强化顶板支护方案如图(b)所示。

 

　　(1)可接长锚杆：在滞后掘进工作面30～50 m处，在一次支护两排顶锚杆间，在巷道正顶均匀补打3根可接长锚杆。锚杆规格为直径20mm、L=5000 mm，锚固长度不小于1 200mm(CK2360、Z2360型锚固剂各一卷)，最小预紧力不低于40kN，最小锚固力不低于120kN，间距为700mm。

 

　　(2)锚杆托盘+钢筋梯：钢筋梯配合锚杆托盘使用，钢筋梯直径14mm，锚杆托盘规格为150mm×150mm×10mm，宽度95mm;锚杆螺帽扭矩力不小于150N·m。

 

文章来源：王卫军，袁超，余伟健，等.深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究[J].煤炭学报,2016,41(12):2921-2931.（转载请标明出处）