摘要：5600运输上山掘进期间穿越软岩层段且软岩层段发育有断层等地质构造，给巷道围岩支护带来新的挑战。在对5600运输上山围岩岩性及变形特征分析基础上，基于非对称支护理念提出围岩支护技术措施，具体采用非对称锚杆（索）支护+底角锚杆+注浆支护方式控制围岩变形，通过非对称支护强化支护薄弱环节强度，减少顶板及巷帮变形量；通过底角锚杆切断顶板、巷帮与底板浅部应力传递路径，减少巷帮变形量；通过注浆提高软岩层整体稳定性及强度，并提高支护体系与围岩耦合效果。现场应用后，5600运输上山过软岩层段时围岩变形量在允许范围内，可满足5600运输上山掘进及后续使用需要。

　　关键词：穿层巷道；软岩；非对称支护；注浆

　　0引言

　　随着煤矿采掘深度及范围不断增加，井下巷道掘进时受地质构造、地应力以及软岩等影响更趋显著，给巷道安全高效掘进及围岩有效控制带来更大挑战。巷道掘进过软岩层时围岩变形有其自身特性，容易呈现非线性大变形特征。特别是巷道掘进揭露有软岩层受裂隙切割、断层等综合影响时，巷道围岩非堆成大变形特征更为明显，给巷道支护工作开展带来较大挑战。以山西某矿5600运输上山掘进为工程背景，对巷道掘进过软岩层段期间围岩变形特征及影响因素进行分析，并针对性提出围岩支护技术，引起为其他矿井类似条件巷道支护工作开展提供经验参考。

　　1工程概况

　　5600运输上山设计断面为直墙半圆拱形，直墙高1 400 mm、顶部半圆拱半径2 200 mm，设计掘进长度为267 m，是5采区原煤开采的主要开拓巷道，掘进仰角为15。。5600运输上山采用炮掘方式，掘进区受区域地质构造影响，期间会揭露多个煤岩层、断层等，且在断层影响区煤岩体破碎，揭露的岩层岩性以砂岩、泥岩及细砂岩等为主，具体巷道掘进区域揭露岩层断面，如图1所示。揭露的泥岩厚度均值3.7 m、遇水容易膨胀变形；砂岩厚度均值28.6 m，砂质泥岩厚度在2.9~5.6 m。

　　2巷道原支护及围岩变形特征

　　5600运输上山原设计采用锚网喷+可伸缩支架（U29型钢）+锚索支护形式，在巷道掘进期间围岩出现不同程度变形破坏。结合现场情况，发现巷道围岩变形破坏具有下属特征：顶板下沉量大，运输上山受力不均衡，导致部分锚杆失效，顶板出现较为显著的喷浆层剥落、掉块现象，部分位置出现网兜情况，监测顶板最大下沉量可达到935 mm；巷帮收敛量大且呈现不对称特征，运输上山在掘进过断层破碎带期间时，在构造应力、围岩应力等叠加影响下，巷道围岩收敛量较大，最大达到1 072 mm，同时左帮变形量明显高于右帮；底鼓明显，巷道底板底鼓量均值为520 mm且靠近左帮位置底鼓量较大，巷道后续卧底工作量大。

　　结合现场条件分析导致5600运输上山围岩变形量较大的原因包括有：掘进部分区域为软岩，软岩层自身承载能力、强度较低且软岩层中含有的黏土成分较高，导致岩层遇水、空气等膨胀变形，增大巷道在软岩层中控制难度。部分区域地质构造复杂，运输上山掘进期间揭露有多条断层，在断层影响下围岩裂隙发育，破坏围岩整体性，同时构造影响会增加运输上山围岩变形量。巷道原支护与围岩耦合效果不佳，运输上山掘进期间穿越断层破碎带，围岩中砂质泥岩、泥岩等强度低，原支护基于传统的对称支护设计，部分锚杆（索）锚固端位于软岩裂隙面，导致锚杆（索）与围岩耦合效果较差；采用的可伸缩支架在大载荷作用下出现局部破坏，不能充分发挥围岩控制效果；巷道采用的对称支护为考虑构造应力影响。

　　3围岩控制技术

　　由于5600运输上山为穿层巷道，巷帮岩性有一定差异，巷道掘进后在地应力、构造应力、围岩松软等多因素影响下围岩变形量大且呈现明显的非对称性。为有效控制围岩变形，提出采用注浆+非对称锚杆（索）支护+底角锚杆支护方式，提高支护体系与围岩耦合效果。

　　1）锚杆。巷帮及顶板支护均用规格Φ20 mm×2 200 mm的等强螺纹钢锚杆，按照三花眼布置，间排距均为700 mm；锚杆施加7 t预紧力。巷道两帮底角位置采用锚杆加固，锚杆与水平面间有45°夹角，布置间排距为500 mm×700 mm。由于巷道左帮变形量较大，为此在左帮下部距底板300 mm增设加密锚杆，锚杆规格为Φ20 mm×2 200 mm，向下有15°夹角。

　　2）锚索。顶板支护采用规格Φ15.24 mm×8 000 mm钢绞线锚索，按照2-2形式布置，间排距均为1400mm；锚索托盘用12#工字钢加工，规格为400mm×200mm×80 mm。为降低巷道右帮上侧变形量，在巷道右帮上侧位置增加一排锚索。具体锚杆及锚索支护断面，如图2所示。

　　3）对于构造破碎区域或者岩体裂隙发育区域，采用超前注浆方式加固。在超前注浆前，每个注浆断面均布置10根规格Φ24 mm×3 000 mm中空注浆锚杆，具体布置，如图3所示。注浆浆液选用水泥单液浆，注浆压力控制在3 MPa，单孔注浆持续时间在20 min以上。

　　4现场应用效果分析

　　在5600运输上山原软岩支护段采用上文所述支护方案后，在支护段布置测点对围岩变形情况进行持续监测，具体监测结果如图4所示。从监测结果看出，巷道支护完成45 d后，巷道围岩变形基本稳定，期间监测到巷帮、顶板、底板最大收敛量分别为143、52、106 mm，围岩变形量在允许范围内，表明采用的支护方式可确保巷道软岩层段围岩稳定，满足后续巷道使用需要。

　　5结语

　　5600运输上山掘进期间遇到软岩层段且软岩层段断层构造发育，巷道掘进期间受软岩层自身强度低、黏土等膨胀性矿物含量高、地应力及构造应力等综合影响下，围岩变形量较大、围岩变形呈现明显的非对称性，巷道原支护采用的锚杆网+架棚+锚索方式难以满足软岩层段围岩控制需要。

　　结合现场地质条件及围岩变形特征，提出综合采用非对称支护、注浆方式控制软岩层段围岩变形，具体顶板通过非对称锚索支护可控制巷道顶板关键部分，减少覆岩压力影响，为巷帮及底板变形控制创造良好条件；左帮下部增设的加密锚杆可将围岩受力状态又两向转向三相，减少层间滑移破坏影响，有助于控制左帮变形；底角布置的45°锚杆可切断顶板、巷帮与底板浅部的应力传递路径，减轻底板底鼓量；注浆可充填围岩裂隙、提高软岩层段围岩完整性及整体强度。通过不对称支护及注浆可提高支护体与软岩的耦合效果，从而降低软岩层段围岩变形量大问题。

　　现场应用后，5600运输上山过软岩层段时围岩变形量大问题得以较好解决，支护完成后巷道围岩变形在45 d即趋于稳定，期间巷帮、顶板、底板最大收敛量分别为143、52、106 mm，围岩变形量在允许范围内，可满足运输上山后续使用需要。

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