大断面破碎围岩巷道“锚网注喷一体化”施工技术研究

李杰　张德飞

摘 要：“锚网注一体化”施工工艺，是一种提高支护强度，延缓支护材料锈蚀，同时能够封堵淋水的一种先进支护工艺。新巨龙公司实践的该项施工工艺，支护可靠、围岩控制效果明显、节约巷道支护成本，并可有效提高支护强度，具有极高的推广应用价值

关键词：煤矿支护；锚网注喷；实践；技术研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.104

1 概述

山东能源新矿集团龙固煤矿位于巨野煤田中南部，是一个设计生产能力为600万t/a，核定能力750万t/a的大型现代化矿井。该井田煤系地层为隐蔽型的华北型石炭、二迭系地层，以中、下奥陶统为基底；地层含煤24层。可采及局部可采煤层6层，其中3（3上）煤层平均厚8.82m，占可采煤层总厚的72%，是主采及首采煤层。本区属黄河冲积平原，地形平坦，冲积沉积层平均厚654m。

矿井主要设计单水平开采，矿井主要巷道和硐室布置在-810水平，埋深超过850m。辅助运输大巷设计断面超过25m2。巷道围岩以灰岩、粉砂岩、细砂岩互层为主。矿井的巷道断面较大、地应力比较高、巷道的围岩相对破碎，支护困难。该支护设计造价高，存在反复施工、单位体积岩体内钻孔布置较多的特点。

锚网注喷一体化施工工艺，是在矿井主要巷道按照一次住户，二次支护过程中，按工艺设计将注浆锚杆和等强螺纹锚杆五花布置安装。施工过程中在适当时机，单液水泥浆通过注浆锚杆注入巷道围岩松动圈中，使巷道围岩重新形成胶（固）结，从而再生为准混凝土组合拱，达到提高支护系统强度，封堵围岩裂隙淋水、延缓支护材料锈蚀的一种新型支护工艺。

2 巷道支护工艺优化

（1）原矿井大断面巷道和硐室设计为三次支护，即一次锚（高强）网+锚索（注浆）支护，二次锚（等强）网支护，三次全断面注浆支护。

（2）支护方案优化：巷道破岩掘出后，初喷30mm作为临时支护；第一次支护使用等强螺纹钢锚杆，型号为Φ22×2200mm，人工挂网后第二次喷浆至100mm。第二次支护采用等强螺纹锚杆和注浆锚杆，型号分别为Φ22×2500mm与Φ25×2500mm ，采用“五花”布置，人工挂铁丝金属网；二次支护完毕后，使用注浆泵对围岩进行单液水泥浆控压注浆；最后再喷防锈砼。主要技术参数及附图1：

（1）锚杆：采用细牙等强螺纹钢锚杆，长度2500mm，直径22mm，锚杆间排距1600×800mm，树脂药卷使用MSZ2350型，每根锚杆使用2两只锚固剂，锚杆预紧力为400N·m；（2）注浆锚杆：采用加长锚的方式的锚注锚杆，长度2500mm，直径25mm， 树脂药卷使用Z3530型，每根锚杆使用2两只锚固剂，锚杆预紧力为400N·m；（3）锚杆托盘、锚注托盘：采用型钢板制作，规格100mm×100mm×10mm，锚杆托盘孔径为25mm；锚注托盘孔径为28mm；（4）金属网：采用10号铁丝进行编制，规格为11000mm×1100mm，网间应相互搭接为100mm，±30mm，并用对等的铁丝绑扎。（5）混凝土：采用强度为C20，砼喷厚为100mm。（6）注浆材料：采用P.C.42.5型号的水泥制作的单浆液，水灰比例0.5，注浆最后的压力为3MPa。

3 巷道注浆施工工艺

（1）注浆的浆液：有P.C.42.5型号水泥的单浆液、马丽散-P.C.42.5型号水泥双浆液和改性尿醛树脂浆液类的化学浆液。关键支护工艺选用-P.C.42.5型号水泥单浆液，水灰比0.5，并使用复合早强高效减水剂，比重占水泥重量的2%左右，作用是提高浆液的和易性和流动性。

（2）注浆参数及时机。①注浆最终压力：以注浆终压3兆帕为准，注浆使用的管长15m为宜。②注浆量：一是常量注浆，在正常的情况下，每各单孔注浆50kg～100kg，当注浆超过300kg、注浆压力仍未达到注浆终压时，应该暂停注浆，等待120分钟后再次注浆，若二次注浆时注入的水泥超过100kg的、注浆压力仍未达到终压时，可另行选择周边单孔注浆；二是控制压力注浆，当注浆泵的压力表达到注浆终压时，即可停止注浆。③注浆时机：当观测围岩相对位移达到30mm时，表明围岩1.5m范围内已产生了松动裂隙，此时注浆为最佳时机，其浆液有效扩散范围将达到2m左右。

4 支护后矿压观测

龙固煤矿巷道支护优化设计后，经过近半年的矿压观测，支护的巷道两帮位移量仅10mm，移近的速度仅为0.1mm/d；顶板的下沉数据为7mm，底板的鼓起的数据为33mm，巷道围岩的控制效果比较明显。与原支护方案相比，因取消三次支护的施工与支护材料投入，每平方米巷道墙体节约支护材料与施工费用达30%左右。

5 结语

龙固煤矿实施的“锚网注喷一体化”的施工工艺，支护可靠、围岩控制效果明显、节约支护成本，并可有效延缓支护材料的锈蚀程度、能够提高支护体系的强度，具有一定的推广应用价值。

参考文献：

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[2]韩继欢，袁康，陆龙龙，王长盛. 深部高应力巷道支护设计与数值模拟研究[J]. 煤炭技术，2015，03：67-70.

[3]陈宾. 软岩巷道“三锚”支护过程对巷道围岩稳定性的影响[D].安徽理工大学，2006.

作者简介：李杰，男，山东泰安人，助理工程师。