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[关键词]调整锚索间排距、三眼组合锚索帮顶封闭式支护
中图分类号：TD35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0010-02
一、概况
950井底通道是下石节煤矿开采二水平（600米）主要辅助运输通道，是连接付斜井与950轨道石门辅助运输大巷，设计层位布置在4-2#煤层的底板岩石中，全长800米，围岩为强度较低的砂质泥岩、根土岩、泥岩，遇水极易膨胀变形见（图1、950井底通道综合柱状图）
1、950井底通道原有支护及失稳破坏情况：
05年950井底通道800米采用炮掘与950轨道石门贯通形成，断面是直墙半圆拱，净宽3.米、净高3米，采用锚网索支护，锚杆布置方式矩形间排距0.8×0.8米，锚索在拱部三排平行布置，间排距2米×1.5米见（炮掘支护断面图及支护展开图）
一年后950井底通道底臌高度1.1米，顶板下沉量1米，净高度为0.9米，两帮帮臌内移量约为0.6米，净宽度为1.8米，巷壁四周成为压酥体网包，锚杆锚索拉断失效，局部出现顶底板亲嘴或冒顶，06年安排综掘机扩巷前（见950井底通道变形写实图）
2、现有支护失稳破坏原因分析
950井底通道形成后，围岩是砂质泥岩互层，簿层状、斜层理发育，受顶板淋水极易膨胀巷壁四周开裂、脱落，巷道断面收缩严重，已不能满足安全生产要求。结合现场巷道围岩变形特征及实际地质采矿条件可知，造成950井底通道失稳破坏的原因主要有以下几个方面：
①围岩强度较低：
950井底通道布置在4-2#煤层底板软岩中，随着矿井开采深度的增加巷道应力也增加，从矿井揭露的围岩赋存条件，岩层层理、节理裂隙较为发育，在高应力作用下极易沿裂隙面滑移错动顶板严重下沉。
②、围岩风化膨胀破坏强烈；
井下空气湿润950井底通道形成不到一年时间，底板迅速隆起胀裂，其围岩砂质泥岩互层和根土岩风化膨胀变软，巷壁膨胀压集中，顶板下沉，两帮内移，底臌、锚网锁护表结构失稳、锚杆之间与锚索之间的岩体在高强度膨胀压作用下变成粉末状酥体流变夸落，锚索拖梁全部压弯变形锁具压脱，个别锚杆螺帽挤掉，导致950井底通道支护变形破坏严重。
③支护承载性能难以得到充分发挥；
锚网支护对巷道围岩的赋存条件依赖性很高。当巷道所处围岩节理裂隙较为发育时，不仅要求锚网支护应具备较高的预应力，充分发挥锚杆支护主动承载的性能，而且应提高锚网支护护表构件的护表性能。在高应力破碎软岩巷道中，由于节理裂隙面剪切错动巷道的松动圈增大，很容易产生较大的塑性剪胀变形。若锚网支护护表强度偏低，锚杆之间围岩体很容易承压破裂成酥体、鼓出，造成锚杆锚索支护阻力逐渐降低而失效。无论是主动支护还是被动支护，支护的实质都是依靠支护在巷道浅部围岩中或在巷道围岩表面形成的承载结构控制巷道围岩变形。但现有支护技术大多注重提高支护体的强度和刚度，而忽略支护形成的承载结构的结构稳定性，往往造成在巷道围岩表面或在巷道围岩浅部形成的承载结构在结构上不稳定，难以控制巷道围岩的强烈变形。
④原有支护设计缺乏合理性
950井底通道位于软岩层中，围岩强度低，巷道开掘后，应尽快完成支护的主体结构，使围岩由二向应力状态转为三向应力状态，从而提高围岩的残余强度。原支护设计主要存在以下问题：
a、原有支护的锚杆、锚索支护刚性护表构件，没有考虑围岩特性，难以形成有效的支护承载结构；
b、因原设计方案中锚索布置不合理强度偏低、间排距偏大且太希，锚索之间，槽钢拖梁之间，在高强度膨胀压力的作用下围岩发生塑形流变变成酥体裂缝而折断，易引起支护承载结构失稳破坏；
c、支护承载结构稳定性较差。锚网支护的实质是在巷道浅部围岩形成具有一定承载能力的承载结构，从而控制巷道围岩的变形。对于直墙半圆拱形巷道而言，锚网锁支护在巷道拱部形成组合拱结构、在巷道两帮形成梁结构。理论分析结果表明，在结构承载能力方面拱结构远高于梁结构，同时两帮的梁结构又成为顶部拱结构的基础，一旦两帮梁结构产生破坏，顶部拱结构的承载能力随之急剧降低。因此从提高整个支护承载结构的稳定性来说，应加强巷道两帮的支护。在950井底通道支护设计中，由于对巷道两帮结构稳定性缺乏认识，支护设计中未考虑采取措施提高帮部承载结构的稳定性，使得巷道两帮成为失稳、破坏的突破口，巷道两帮强烈内移，降低了巷道承载结构的整体稳定性。
二、950井底通道支护技术方案：
1、支护参数调整：950井底通道断面为1/3圆弧拱形，净断面尺寸为宽5m、高3.8m、墙高2m。采用锚网、钢带索锁复式高强度支护：锚杆间排距0.8×0.8m，钢筋网规格Φ6.5×宽1000×长2000mm、圆钢钢带规格Φ14×850mm ，钢筋网和圆钢钢带沿巷道周向铺设、根据炮掘支护破坏状况我们调整了锚索的间排距为1×1m，在巷道拱部采用三眼组合锚索沿巷道走向头尾相接七排平行布置，两帮的锚索拖梁与底板38°夹角平行布置，间距1m，排距1.6米详见（综掘支护断面图）与（综掘支护展开图）
2、950井底通道采用锚、网、钢带、三眼组合锚索全断面封闭式高强度支护效果。
06年到现在950井底通道800米软岩巷道综掘大断面没有收缩变形，帮顶完好，支护完整，只是每年安排施工力量起底落道处理一次底臌，保证了矿井综采支架安装和辅助运输正常进行。避免了同层位的950轨道石门软岩层大断面每年要返修一次及浪费人力和材力，又对矿井辅助提升带来负面影响。
3、950井底通道采用锚、网、钢带、三眼组合锚索全断面封闭式高强度支护的优点：
1）、锚、网、钢带、三眼组合锚索形成 “十字梁”框架稳定护表结构。
2）、三眼组合锚索对巷道两帮及拱部封闭式支护形成高强度两帮的梁结构和拱部组合拱结构。
3）、喷浆厚度100mm对巷道断面周围软岩体封闭，防止围岩风化，吸水膨胀产生流变，保证巷道支护圈结构稳定性。
4）、施工简单，支护强度高，寿命长，经济效益高。
中图分类号：TD35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0010-02
一、概况
950井底通道是下石节煤矿开采二水平（600米）主要辅助运输通道，是连接付斜井与950轨道石门辅助运输大巷，设计层位布置在4-2#煤层的底板岩石中，全长800米，围岩为强度较低的砂质泥岩、根土岩、泥岩，遇水极易膨胀变形见（图1、950井底通道综合柱状图）
1、950井底通道原有支护及失稳破坏情况：
05年950井底通道800米采用炮掘与950轨道石门贯通形成，断面是直墙半圆拱，净宽3.米、净高3米，采用锚网索支护，锚杆布置方式矩形间排距0.8×0.8米，锚索在拱部三排平行布置，间排距2米×1.5米见（炮掘支护断面图及支护展开图）
一年后950井底通道底臌高度1.1米，顶板下沉量1米，净高度为0.9米，两帮帮臌内移量约为0.6米，净宽度为1.8米，巷壁四周成为压酥体网包，锚杆锚索拉断失效，局部出现顶底板亲嘴或冒顶，06年安排综掘机扩巷前（见950井底通道变形写实图）
2、现有支护失稳破坏原因分析
950井底通道形成后，围岩是砂质泥岩互层，簿层状、斜层理发育，受顶板淋水极易膨胀巷壁四周开裂、脱落，巷道断面收缩严重，已不能满足安全生产要求。结合现场巷道围岩变形特征及实际地质采矿条件可知，造成950井底通道失稳破坏的原因主要有以下几个方面：
①围岩强度较低：
950井底通道布置在4-2#煤层底板软岩中，随着矿井开采深度的增加巷道应力也增加，从矿井揭露的围岩赋存条件，岩层层理、节理裂隙较为发育，在高应力作用下极易沿裂隙面滑移错动顶板严重下沉。
②、围岩风化膨胀破坏强烈；
井下空气湿润950井底通道形成不到一年时间，底板迅速隆起胀裂，其围岩砂质泥岩互层和根土岩风化膨胀变软，巷壁膨胀压集中，顶板下沉，两帮内移，底臌、锚网锁护表结构失稳、锚杆之间与锚索之间的岩体在高强度膨胀压作用下变成粉末状酥体流变夸落，锚索拖梁全部压弯变形锁具压脱，个别锚杆螺帽挤掉，导致950井底通道支护变形破坏严重。
③支护承载性能难以得到充分发挥；
锚网支护对巷道围岩的赋存条件依赖性很高。当巷道所处围岩节理裂隙较为发育时，不仅要求锚网支护应具备较高的预应力，充分发挥锚杆支护主动承载的性能，而且应提高锚网支护护表构件的护表性能。在高应力破碎软岩巷道中，由于节理裂隙面剪切错动巷道的松动圈增大，很容易产生较大的塑性剪胀变形。若锚网支护护表强度偏低，锚杆之间围岩体很容易承压破裂成酥体、鼓出，造成锚杆锚索支护阻力逐渐降低而失效。无论是主动支护还是被动支护，支护的实质都是依靠支护在巷道浅部围岩中或在巷道围岩表面形成的承载结构控制巷道围岩变形。但现有支护技术大多注重提高支护体的强度和刚度，而忽略支护形成的承载结构的结构稳定性，往往造成在巷道围岩表面或在巷道围岩浅部形成的承载结构在结构上不稳定，难以控制巷道围岩的强烈变形。
④原有支护设计缺乏合理性
950井底通道位于软岩层中，围岩强度低，巷道开掘后，应尽快完成支护的主体结构，使围岩由二向应力状态转为三向应力状态，从而提高围岩的残余强度。原支护设计主要存在以下问题：
a、原有支护的锚杆、锚索支护刚性护表构件，没有考虑围岩特性，难以形成有效的支护承载结构；
b、因原设计方案中锚索布置不合理强度偏低、间排距偏大且太希，锚索之间，槽钢拖梁之间，在高强度膨胀压力的作用下围岩发生塑形流变变成酥体裂缝而折断，易引起支护承载结构失稳破坏；
c、支护承载结构稳定性较差。锚网支护的实质是在巷道浅部围岩形成具有一定承载能力的承载结构，从而控制巷道围岩的变形。对于直墙半圆拱形巷道而言，锚网锁支护在巷道拱部形成组合拱结构、在巷道两帮形成梁结构。理论分析结果表明，在结构承载能力方面拱结构远高于梁结构，同时两帮的梁结构又成为顶部拱结构的基础，一旦两帮梁结构产生破坏，顶部拱结构的承载能力随之急剧降低。因此从提高整个支护承载结构的稳定性来说，应加强巷道两帮的支护。在950井底通道支护设计中，由于对巷道两帮结构稳定性缺乏认识，支护设计中未考虑采取措施提高帮部承载结构的稳定性，使得巷道两帮成为失稳、破坏的突破口，巷道两帮强烈内移，降低了巷道承载结构的整体稳定性。
二、950井底通道支护技术方案：
1、支护参数调整：950井底通道断面为1/3圆弧拱形，净断面尺寸为宽5m、高3.8m、墙高2m。采用锚网、钢带索锁复式高强度支护：锚杆间排距0.8×0.8m，钢筋网规格Φ6.5×宽1000×长2000mm、圆钢钢带规格Φ14×850mm ，钢筋网和圆钢钢带沿巷道周向铺设、根据炮掘支护破坏状况我们调整了锚索的间排距为1×1m，在巷道拱部采用三眼组合锚索沿巷道走向头尾相接七排平行布置，两帮的锚索拖梁与底板38°夹角平行布置，间距1m，排距1.6米详见（综掘支护断面图）与（综掘支护展开图）
2、950井底通道采用锚、网、钢带、三眼组合锚索全断面封闭式高强度支护效果。
06年到现在950井底通道800米软岩巷道综掘大断面没有收缩变形，帮顶完好，支护完整，只是每年安排施工力量起底落道处理一次底臌，保证了矿井综采支架安装和辅助运输正常进行。避免了同层位的950轨道石门软岩层大断面每年要返修一次及浪费人力和材力，又对矿井辅助提升带来负面影响。
3、950井底通道采用锚、网、钢带、三眼组合锚索全断面封闭式高强度支护的优点：
1）、锚、网、钢带、三眼组合锚索形成 “十字梁”框架稳定护表结构。
2）、三眼组合锚索对巷道两帮及拱部封闭式支护形成高强度两帮的梁结构和拱部组合拱结构。
3）、喷浆厚度100mm对巷道断面周围软岩体封闭，防止围岩风化，吸水膨胀产生流变，保证巷道支护圈结构稳定性。
4）、施工简单，支护强度高，寿命长，经济效益高。