刘昌祥 颜岭
贵州盘江精煤股份有限公司土城矿）
摘要：为解决深部开采支护困难，采掘接续紧张的问题，结合土城矿的安全生产工作实际，经过深入调查和分析，得出制约矿井高质量发展的主要原因就是巷道维护费时费力。对此，我们先后采取了五联合支护、U型棚+普通锚索+喷浆补强支护、U型棚+中空注浆锚索+喷浆+注浆进行补强支护等复合支护形式，取得丰富的经验和良好的成效。
关键词：巷道维护；支护工艺；联合支护
Application and development of multi combined support
in Tucheng Mine
Liu changxiang1; Yanling1
(1. Tucheng Mine of Guizhou Panjiang Clean Coal Co., Ltd.)
Abstract: In order to solve the problems of deep mining support difficulty and tight mining connection, combined with the actual work of safe production in Tucheng Mine, through in-depth investigation and analysis, it is concluded that the main reason restricting the high-quality development of the mine is that the roadway maintenance is time-consuming and laborious. In this regard, we have adopted five combined support, U-shaped shed + ordinary anchor + shotcreting reinforcement support, U-shaped shed + hollow grouting anchor + shotcreting + grouting reinforcement support and other composite support forms, and achieved rich experience and good results.
Key words: roadway maintenance; Support technology; Combined support
0、引言
土城矿井田内煤层多为近距离的薄～中厚煤层为主，顶板多为粉砂岩及泥质粉砂岩，裂隙不发育，顶板易于跨落。目前失修巷道多2019年全矿巷修15000米，2020年巷修达到16700米，严重制约了矿井高质量发展。因此，积极寻求良好的支护方法来处理这一瓶颈问题已经迫在眉睫。土城矿自2018年以来，持之以恒推行五联合支护、U型棚+普通锚索+喷浆补强支护、U型棚+中空注浆锚索+喷浆+注浆进行补强支护等复合支护形式，经过多年的尝试和总结，现已取得丰富的经验和良好的成效。
1、支护工艺
在单一支护下，巷道在服务期内很容易变形失稳，影响行人和运输，威胁着安全生产。研究表明，锚杆锚固能够有效地增加节理面的黏聚力和内摩擦角，提高节理岩体的抗剪强度[1]，喷射混凝土及薄层衬砌等加固方式可以有效地增加节理岩体的黏结强度，同时与锚杆共同作用，增加了节理岩体的强度及稳定性[2]。根据莫尔—库伦强度理论直线公式[3]：
式中：—正应力作用下的极限剪应力（MPa）
—作用在岩体上的正应力
—岩石的内聚力（MPa）
—岩石的内摩擦角（）
可以得到：只有从内聚力和内摩擦角上想办法，才能提高岩体的强度，因此我们先后采用了以下三种联合支护方式，确保了岩体的稳定性。
（1）五联合支护
五联合支护首先在主要石门及上山使用，五联合支护是指施工过程中采用U型棚+铁背板→锚网→中空注浆锚索→喷浆→注浆，其工艺流程是：第一步架棚背铁板支护，根据巷道支护断面设计，采用相应规格的下净宽和中高U型钢拱形棚支护，梁腿搭接长度为400mm，上卡缆与中卡缆间距为220mm，中卡缆与下卡缆并排，搭接处上三副卡缆，卡缆螺丝拧紧扭矩不得小于350N.m；第二步施工锚网和中空锚索，中空锚索规格：顶中空锚索为直径×长度=21.6×8000mm（3棵），帮中空锚索为直径×长度=21.6×4300mm（两帮各2棵），锚索间排距为1300×2000mm，其结构如图1所示，锚索张拉后应保证预紧力不小于30MPa，第三步进行喷浆，喷浆的表面必须圆滑，水泥砂浆配合比为水泥：砂子=1：4.8，速凝剂的比例为水泥重量的3-5%，喷浆后锚索的外露长度不超过150mm。第四步进行注浆，由顶往帮进行施工，注浆采用水泥单液浆，水泥采用P.O42.5型，水泥和水的配合比为水泥：水=1.51（重量配合比）。注浆终压设计为2Mpa，可适当调整注浆终压，但最大不得超过4Mpa。其支护断面图如图2。
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（2）U型棚+普通锚索+喷浆补强支护
在五联合支护取得良好的支护效果后，我们为了优化我矿的回采巷道回风巷支护工作，改进了五联合支护，提出了U型棚+普通锚索+喷浆补强支护，其工艺流程是架棚背杉杆→打锚索→锁锚索→喷浆→注浆，采用相应规格的净宽为和中高的U型钢拱形棚支护，梁腿搭接长度为400mm，上卡缆与中卡缆间距为220mm，中卡缆与下卡缆并排，卡缆螺丝拧紧扭矩不得小于350N.m，巷道顶上打3棵锚索，规格为直径×长度=21.6×6000mm，锚索间排距为3200×1600mm，锁好的锚索的外露长度150-250mm，当树脂锚固剂凝固强度达到120MPa以上时，方可进行张拉，一次行程不超过150mm，当一次张拉行程超过150 mm时要进行多次张拉，张拉预紧力不小于30MPa。水泥砂浆配合比为水泥：砂子=1：5.5，速凝剂的比例为水泥用量的3-5%，喷浆的表面必须圆滑，喷浆后锚索的外露长度不超过150mm。其支护断面图如图3
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（3）U型棚+中空注浆锚索+喷浆补强支护
我矿的回采巷道回风巷时采用留小煤柱沿空掘巷，虽然采用U型棚+普通锚索+喷浆补强支护巷道条件有所改变，但仍然达不到理想，因而在此基础上进一步提出U型棚+中空注浆锚索+喷浆补强支护，其工艺流程是架棚背杉杆→打中空注浆锚索→喷浆→注浆，采用相应规格的下净宽和中高的U型钢拱形棚支护，在巷道顶上施工3棵中空注浆锚索，规格直径×长度=21.6×8000mm，锚索间排距为3200×1600mm，其结构如图1所示，施工程序与五联合支护一样；喷浆，水泥砂浆配合比为水泥：砂子=1：5.5，速凝剂的比例为水泥用量的3-5%，喷浆的表面必须圆滑，喷浆后锚索的外露长度不超过150mm。注浆，由顶往帮进行施工，注浆采用水泥单液浆，水泥采用P.O42.5型，水泥和水的配合比为水泥：水=1.5：1（重量配合比）。注浆终压设计为2Mpa，可适当调整注浆终压，但最大不得超过4Mpa。其支护断面图如图4
2、复合支护形式下取得的成果
（1）“五联合”支护
土城矿在主要石门及上下山大力推广“五联合”支护方式进行支护，提高了巷道的服务年限得到适度，减少了巷道维修频率。
（2）沿空掘巷索喷注支护
采用U型棚+中空注浆锚索+喷浆+注浆进行补强支护，实现了零巷修节约了巷道服务期内的成本。
（3）采用索喷注支护工艺的成效
彻底解决了巷道支不住的问题，顶板得到了有效控制，降低了后期巷道的维护成本及人工投入。
参考文献：
[1]刘泉声，雷广峰，彭星新，魏莱，刘建平，潘玉丛.锚杆锚固对节理岩体剪切性能影响试验研究及机制分析[J]. 岩土力学.2017,(A1)：27-35.
[2]LI L，HAGAN P C、SALYOAM S，et al．Shear resistance contribution of support system in double shear test[J] , Tunnelling and Underground Space Technology，2016，56:168—175.L1.
[3]沈明荣，陈建峰编著.岩体力学[M].上海：同济大学出版社.2015
作者简介：刘昌祥（1989—），贵州水城人，硕士研究生，贵州盘江精煤股份有限公司，从事煤矿采掘工作。