1 現(xiàn)場條件

平煤股份十礦戊組集中運(yùn)輸巷原設(shè)計(jì)斷面為拱形直墻斷面，布置在戊8煤層頂板距戊9可采煤層法向距離3～4m，長度約970m，原設(shè)計(jì)采用U36型鋼拱形棚支護(hù)，部分地段采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。由于巷道圍巖差、應(yīng)力高，在動壓影響，巷道底鼓、幫頂離層、破碎，斷面縮小較嚴(yán)重，巷道最窄處僅有3.5m，底鼓最多近1m，見圖1，造成巷道部分鋼棚變形，嚴(yán)重影響纜車和運(yùn)輸系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，每半年就需要進(jìn)行巷道臥底工作，長期保留1支巷修隊(duì)開展巷道維護(hù)工程。

從現(xiàn)場調(diào)研情況可以看出，現(xiàn)階段戊組中區(qū)集中運(yùn)輸巷巷道穩(wěn)定性主要受到以下幾個方面影響。

（1）圍巖巖性差、強(qiáng)度低、流變性強(qiáng)。

由于戊組中區(qū)集中運(yùn)輸巷處于泥巖、煤層、砂質(zhì)泥中，部分地段穿戊8煤層，屬于松軟破碎性巖層，特別是底板圍巖，圍巖強(qiáng)度低、整體性差，膠結(jié)程度低，且表現(xiàn)出較強(qiáng)流變性，是巷道底臌主要因素。

（2）應(yīng)力環(huán)境復(fù)雜多變，采動應(yīng)力影響明顯。

戊組中區(qū)集中運(yùn)輸巷布置在戊8煤層頂板距戊9可采煤層法向距離3-4米，由于戊組中區(qū)集中運(yùn)輸巷處在工作面采動和采空區(qū)頂板塌陷應(yīng)力集中區(qū)，受到工作面采動和采空區(qū)頂板塌陷壓力的反復(fù)作用，局部地段應(yīng)力集中，不同階段的動壓作用和復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境的動荷施載，采動影響是造成巷道嚴(yán)重破壞的重要原因。

（3）支護(hù)體與圍巖在剛度和強(qiáng)度上不耦合。

巷道底板通常出于敞開不支護(hù)狀態(tài)，在經(jīng)歷多次修復(fù)、工程擾動后，巷道圍巖破碎嚴(yán)重，松動圈很大，由于U型鋼支護(hù)體與圍巖之間剛度不匹配、強(qiáng)度不匹配、支護(hù)過程不匹配，造成擴(kuò)巷返修后巷道圍巖仍然碎脹變形，巷道始終不能穩(wěn)定。因此，支護(hù)耦合性差也是造成巷道嚴(yán)重破壞的主要原因。

2 錨注支護(hù)技術(shù)技術(shù)

2.1 錨注支護(hù)技術(shù)機(jī)理

錨桿支護(hù)具有成本低、施工簡便、有利于機(jī)械化操作、施工速度快，支護(hù)效果好的特點(diǎn)，在我國礦山支護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。注漿能夠在原位對巖土進(jìn)行加固和改性，通過改善破碎圍巖物理力學(xué)性質(zhì)，提高巖體圍巖強(qiáng)度，發(fā)揮圍巖自身承載力等方式，充分挖掘巖土體的潛力，有效控制圍巖變形，進(jìn)而顯著改善巷道支護(hù)效果，

錨注一體化支護(hù)技術(shù)就是將錨桿支護(hù)技術(shù)與注漿加固技術(shù)優(yōu)勢合為一體，采用樹脂錨固劑進(jìn)行端部錨固，為錨桿、錨索提供預(yù)緊力，滿足初次支護(hù)強(qiáng)度要求，在錨桿支護(hù)基礎(chǔ)上，利用錨桿、錨索自身中空結(jié)構(gòu)通過注漿對圍巖進(jìn)行增強(qiáng)改性，提高圍巖－支護(hù)體系統(tǒng)承載強(qiáng)度和支護(hù)安全可靠性的支護(hù)形式。錨注一體化支護(hù)技術(shù)更符合高應(yīng)力軟弱圍巖控制技術(shù)要求，也較為完善地解決了一些棘手的巖土工程穩(wěn)定與安全問題，是一種極具潛力的巷道圍巖控制技術(shù)。

2.2 錨注支護(hù)技術(shù)優(yōu)勢

1、及時承載，阻止圍巖形變，滿足巷道初期穩(wěn)定要求

錨注支護(hù)所采用的支護(hù)材料，包括中空注漿錨桿、中空注漿錨索強(qiáng)度性能均不低于常規(guī)支護(hù)材料，其外部結(jié)構(gòu)、施工工藝也與現(xiàn)有支護(hù)材料相同，無需購置額外設(shè)備。在巷道掘出后即采用錨注一體化支護(hù)技術(shù)，可對圍巖立即施加支護(hù)阻力，并及時承受圍巖形變載荷作用，保證巷道穩(wěn)定，滿足巷道支護(hù)強(qiáng)度要求。

2、實(shí)現(xiàn)了錨桿、錨索全長錨固

錨注支護(hù)后錨桿、錨索由端部錨固變?yōu)槿L錨固，消除了錨桿、錨索自由段，使得整個圍巖-支護(hù)系統(tǒng)相比端錨支護(hù)更具有技術(shù)優(yōu)勢。

在全長錨固范圍內(nèi)，不同部位巖層的離層和變形致使應(yīng)力和應(yīng)變沿桿（索）體長度上分布是極不均勻的，在巖層離層和變形大的部位對應(yīng)的桿（索）體小范圍區(qū)域的受力將會很大，即桿（索）體受力對圍巖變形和破壞敏感度很高，能及時控制圍巖圍巖變形，圍巖-支護(hù)系統(tǒng)剛度高。

全長錨固消除了錨桿（索）自由段滯后、被動受力狀態(tài)，減輕了外露段錨桿（索）應(yīng)力集中程度，提高了錨桿（索）整體承載狀態(tài)，與圍巖變形相耦合。

3、實(shí)現(xiàn)了圍巖的增強(qiáng)改性

對于松散破碎圍巖，完整性遭到嚴(yán)重破壞，成為具有一定殘余強(qiáng)度的連續(xù)多裂隙巖體，通過注漿作用，破碎圍巖轉(zhuǎn)變?yōu)閲鷰r-注漿材料組合體，圍巖的完整體得以修復(fù)，重新成為具有較好的彈-塑性結(jié)構(gòu)和較高粘結(jié)強(qiáng)度的固體，見圖6。

4、改變了巖體變形特征，提高了巷道塑性承載能力

深部高應(yīng)力軟巖巷道開挖后，圍巖由原地應(yīng)力場狀態(tài)下的三向穩(wěn)定應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為單向、兩向或低側(cè)向應(yīng)力的三向應(yīng)力狀態(tài)，瞬間釋放的彈性能，使得圍巖淺層巖體因徑向卸載而破壞，注漿加固后，巷道圍巖松動圈范圍降低，原破碎巖塊恢復(fù)原巖狀態(tài)，使得錨注加固拱結(jié)構(gòu)內(nèi)巖體的變形重新呈典型的理想彈塑性特點(diǎn)，峰后不出現(xiàn)應(yīng)力軟化，在產(chǎn)生較大軸向和側(cè)向應(yīng)變的情況下，軸向應(yīng)力能維持在較高的應(yīng)力狀態(tài)，呈現(xiàn)應(yīng)力強(qiáng)化特征。

2.3 錨注支護(hù)結(jié)構(gòu)特征

由圍巖和支護(hù)材料組成的錨注支護(hù)結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成：

1、錨網(wǎng)噴加固拱。主要為巷道掘出斷面以內(nèi)由錨網(wǎng)、砂漿噴層以及外露的托盤、桿體等組成的錨噴層，其自身具有一定強(qiáng)度和柔性。

2、錨桿壓縮拱。主要為錨桿錨固范圍內(nèi)的圍巖體，可為錨固范圍內(nèi)破裂巖體提高可靠的徑向約束，顯示出應(yīng)力強(qiáng)化特征，提高破碎巖體的殘余強(qiáng)度。

3、漿液擴(kuò)散加固拱。可有效提高破碎圍巖的整體性和力學(xué)性能，從而提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力，使圍巖的塑性區(qū)變形得到有效控制。

4、錨索強(qiáng)化加固拱。實(shí)現(xiàn)深孔注漿，消除深部圍巖裂隙帶和巖體結(jié)構(gòu)弱面，與錨桿注漿形成空間互補(bǔ)，保證支護(hù)效果。

3 錨注支護(hù)技術(shù)方案

錨注支護(hù)技術(shù)案采用錨注全斷面支護(hù)模式，具體為集中運(yùn)輸巷擴(kuò)修至合格斷面后，采用左旋高強(qiáng)樹脂錨桿和高強(qiáng)注漿錨桿初期支護(hù)，交替布置，并采取初次噴漿措施封閉圍巖，防止風(fēng)化破碎發(fā)展；再采用中空注漿錨索強(qiáng)化支護(hù)，并實(shí)施二次噴漿和注漿加固，最后采用高強(qiáng)注漿錨桿和注漿錨索支護(hù)底板，并實(shí)施注漿加固，注漿材料采用標(biāo)號不低于P.O42.5R級硅酸鹽水泥按8%的比例添加ACZ-I水泥添加劑作為注漿材料，中空注漿錨桿注漿壓力在3～5MPa，中空注漿錨索注漿壓力不低于7MPa，見圖5。

支護(hù)工藝流程為：巷道擴(kuò)至合格斷面→安裝頂幫高強(qiáng)樹脂錨桿（高強(qiáng)注漿錨桿）→第一次噴射混凝土→安裝頂幫中空注漿錨索→第二次噴射混凝土→頂幫中空錨桿注漿→頂幫中空注漿錨索注漿→安裝底板中空注漿錨桿→鋪設(shè)第一次地坪→底板中空注漿錨桿注漿→安裝底板中空注漿錨索→鋪設(shè)第二次地坪→底板中空注漿錨索注漿。

3、底板現(xiàn)場施工

現(xiàn)場由于底板經(jīng)過多次清底翻修，其破碎程度和深度均較大，且底板圍巖干燥無水，在現(xiàn)場施工錨索鉆孔過程中，孔內(nèi)排粉難度較大，經(jīng)多次試驗(yàn)結(jié)果觀測鉆孔內(nèi)粒徑大于5mm的巖粉難以有效排出，影響氣流沖擊力，造成卡鉆和塌孔現(xiàn)象，造成底板錨索鉆孔施工速度慢、效率低。

因此有必要在底板圍巖特別破碎巷道區(qū)段，在錨索鉆孔施工前采用中空注漿錨桿進(jìn)行淺部注漿加固，固化淺部破碎圍巖矸石體，再開展注漿錨索施工工序。在錨索鉆孔施工完成后，直接將注漿錨索送入孔底，采用水泥漿液進(jìn)行端錨，然后進(jìn)行注漿加固，見圖7。

4 底鼓巷道錨注支護(hù)效果

4.1 圍巖表面位移觀測

根據(jù)平煤十礦戊組中區(qū)集中運(yùn)輸巷工業(yè)性試驗(yàn)進(jìn)展和施工需要，在錨注支護(hù)巷道中布置2個巷道表面位移觀測站，觀測結(jié)果見圖8。

巷道各監(jiān)測位置變形量均隨時間不斷增加并趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定期在8個月左右，呈現(xiàn)頂板下沉量＜兩幫移近量＜底鼓量，巷道頂幫位置變形差距小，底板穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。可見，錨注支護(hù)強(qiáng)化了巷道全斷面圍巖與支護(hù)體整體性，增強(qiáng)了對圍巖應(yīng)力承載性能，取得了良好的支護(hù)效果。

特別是巷道底板，通過采用底板中空注漿錨桿和錨索注漿加固，有效抑制底板持續(xù)大變形，底鼓量在監(jiān)測期間趨于穩(wěn)定，錨注一體化支護(hù)1年后，底鼓量在165mm左右，沒有進(jìn)行臥底修復(fù)，保證了巷道正常使用。

4.2 錨注固結(jié)體強(qiáng)度特征

注漿錨桿、錨索和注漿材料形成的固結(jié)體強(qiáng)度特征是評價錨注支護(hù)技術(shù)效果的關(guān)鍵指標(biāo)，根據(jù)巷道巖芯取樣結(jié)果，見圖9，錨注支護(hù)后還是圍巖條件得到了改善，注漿料漿液完全充填裂隙，并將節(jié)理面壓密，原破碎圍巖完整性和強(qiáng)度性能得以恢復(fù)，基本達(dá)到本項(xiàng)目試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和預(yù)期結(jié)果。

4.3 現(xiàn)場效果

集中運(yùn)輸巷圍巖強(qiáng)度低、埋深大，地壓高，支護(hù)難度很大，對于此類高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)采用傳統(tǒng)的錨網(wǎng)索支護(hù)方式難以保證巷道的正常使用。采用錨注一體化支護(hù)技術(shù)加固，能明顯改善巷道應(yīng)力環(huán)境，提高巷道穩(wěn)定性，為埋深大、應(yīng)力高、支護(hù)難度大的巷道支護(hù)問題提供新的支護(hù)方式。施工效果見圖10。