闫永林

（山西汾西矿业集团有限责任公司，山西 介休 032300）

·技术经验·

浅析注浆及O型支护在深部软岩巷道中的应用

闫永林

（山西汾西矿业集团有限责任公司，山西 介休 032300）

针对软岩巷道支护存在的问题，提出了O型支护及巷道壁后注浆的实施方案，此方案的实施使巷道支护受力均匀、稳定，减少了巷道变形，并对巷道底板进行了支护，有效控制了底鼓现象，确保煤矿安全生产。同时，取得了良好的经济和社会效益，具有一定的推广应用价值。

深部软岩巷道；O型支护；壁后注浆；效果；应用

1 新工艺概述

O型支护是一种广泛应用于煤矿井下巷道的支护方式，具有支护强度大、较高的初撑力、受力均匀等优点，该支护工艺多被应用在煤矿的主要巷道和软岩地段。

注浆技术虽然在我国尚处于新兴研究阶段，但已经开始广泛应用于地铁、隧道、井下巷道中，其主要作用是堵水、加固。提高围岩的整体强度和稳定性，充分发挥围岩的自承能力，能有效阻止巷道围岩变形。

2 理论依据及实施方案

2．1 O型支护

2．1．1 支护理论依据

1）O型支护具有较高的初撑力，能够有效抑制软岩的碎胀变形，其圆形断面还能够很好地控制底鼓。

2）O型支护能够增强支护阻力，从而提高围岩的残余强度。

3）圆形支护刚度高、支护阻力恒定，能够提高软弱破碎围岩的承载能力。

2．1．2 实施方案

1）根据巷道断面大小，确定O型架的规格、尺寸。O型棚采用29#或36#U型钢制作，每架6节，每节之间搭接长度400 mm，每个搭接处设两道卡缆，卡缆间距为200 mm，每节设一道拉杆。

2）架设O型支护前，首先对巷道顶板、两帮进行锚网支护，然后拉底打底锚杆，最后架设O型拱。

3）O型拱架设步骤：施工时首先将底梁与两根侧梁用卡缆紧固好，然后再架设两根腰梁，最后将顶梁与腰梁合严，使用卡缆锁紧，上好拉杆后进行调棚，调整完后将O型棚所有的拉杆、螺母全部进行紧固牢靠。

4）O型拱排距可根据巷道围岩特性自行调整，O型棚与围岩空隙必须用棚板或勾木等材料勾严实，最后喷射混凝土封闭。

2．2 巷道壁后注浆

2．2．1 理论依据

1）注浆能够增强巷道围岩弱面的变形模量和强度，从而提高围岩的自身承载能力。

2）浆液经过挤压可以使一些充填不到的裂隙闭合，降低岩体的孔隙率，使裂隙端部的应力大大削弱或消失。充填效果见图1。

3）注浆可补强加固，提高围岩的整体强度和稳定性，有效阻止巷道围岩变形。

2．2．2 具体技术方案

1）注浆孔的布置和要求。注浆孔呈矩形布置，每孔安设一个锚注管，锚注管规格：d26．8 mm×3 000 mm。每一断面布置7个注浆孔，排距2 400 mm；锚注管花眼孔不少于10个。孔口加丝外露50 mm，封口段长不小于200 mm。注浆钻孔布置图见图2。

图2 注浆钻孔布置图

2）设备选型。选用ZBY3／7．0-11注浆泵和配套的LJ-300搅拌机。该注浆泵为全液压单、双液两用，可根据需要直接调式注浆压力，其工作介质为水、水泥浆、水玻璃等。底板钻机选用ZQJJ-200／1．8气动架柱式钻机，顶锚钻机选用MQS-120型风动锚杆机，帮锚钻机选用MQTB-80／2．3气动支腿式帮锚机。

3）注浆压力、材料的选择。注浆终压确定为2．0～3．0 MPa；注浆选用P·S 32．5普通矿用硅酸盐水泥，水泥浆按0．8∶1的水灰比配制。

4）注浆管规格尺寸。由6分钢管加工而成，注浆管的长度根据巷道松动圈范围而定（每节钢管长1 000 mm），螺扣长50mm。距螺扣1 000 mm处加工为凹凸段，用来缠绕生麻封孔。注浆管上的花眼不少于15个，眼距200 mm，管末端焊接锥型尖头。

3 实施效果

3．1 O型支护

1）软岩巷道中采用圆形断面有利于提高围岩的承载能力，改善支护效果。

2）O型拱支护对巷道底板进行了支护，这是其它支护形式所不具备的，提高了整个巷道支护结构的承载能力。

3．2 壁后注浆

1）该工艺使用的注浆管可以起到与锚杆同样的作用，进行二次加固支护，使巷道围岩强度和支撑能力得到显著的提高。

2）水泥浆液能有效填充围岩裂隙，将松散的围岩在水泥液的作用下形成板结块，改变了围岩的物理力学性能，减少了塑性变形，巷道收缩量明显降低，有效地控制了围岩的变形。

3）对巷道底板注射水泥浆，有效地控制了底鼓现象，提高了整个巷道支护结构的承载能力。

4 社会、经济效益

4．1 经济效益

4．1．1 O型支护

O型支护的使用使巷道维修量减少，节约了成本，提高了安全系数。根据正令煤业推广使用情况得知，按传统支护工艺，正令煤业中央变电所和采区变电所每年最少维修一次（费用1．5万元／m），采用O型支护后（费用3．5万元／m）最少可以保持4年不用维修。该公司实施O型支护后每米巷道（按4年统计）可节约各种费用2．5万元，按主要硐室235 m计算，可取得直接经济效益587．5万元。

4．1．2 壁后注浆

按照传统支护工艺，巷道每年最少维修一次（费用1．2万元／m），采用注浆工艺支护后（增加0．79万元／m），巷道可保持3年不用维修。每米巷道可节约各种费用1．6万元。按正令煤业3条主要巷道3 000 m计算，可取得直接经济效益4 800万元。

4．2 社会效益

在产生巨大经济效益的同时，该项支护新工艺大大提高了矿井安全系数，减少了顶板事故的发生，改善了矿井安全环境，有利于安全生产。

5 推广应用情况及前景

近年来，随着矿山开采条件的日益复杂，推广O型支护技术，能够有效控制巷道围岩变形，降低顶板管理难度，改善矿山安全生产条件。

壁后注浆支护工艺能有效控制软岩巷道的大面积冒顶和围岩强烈变形，是一种科学合理的主动支护形式，随着煤矿开采深度日益增加，该项工艺必将在煤矿开采中得到广泛应用。

［1］ 陈炎光，陆士良，侯朝炯，等．中国煤矿巷道围岩控制［M］．徐州：中国矿业大学出版社，1994：84-86．

［2］ 王卫军，侯朝炯．软岩巷道支护参数优化与工程实践［J］．岩石力学与工程学报，2000，19（5）：647-650．

［3］ 杨新安，陆士良．软岩巷道锚注支护理论与技术的研究［J］．煤炭学报，1997，22（1）：32-36．

Discussion on the Application of Grouting and O Type Support in Deep Soft Rock Roadways

Yan Yong-lin

Aiming at the support problems of soft rock roadway，puts forward the implementation schemes that is type O support and backfill grouting．By using the implementation schemes，balanced the roadway stress，reduced the deformation of roadway，effectively controlled the floor heave，ensured the coalmine safety production．At the same time，it achieved good economic and social benefits，and has certain application value．

Deep soft rock roadways；O type support；Backfill grouting；Effect；Application

TD353

B

1672-0652（2013）12-0049-02

2013-10-26

闫永林（1970—），男，山西平遥人，2011年毕业于重庆大学，工程师，主要从事采矿技术研究与管理工作（E-mail）hyzfmkj＠sina．com