近年来，锚杆支护技术迅速发展，越来越广泛的运用于煤矿巷道围岩支护之中。锚杆支护由于能主动地加固围岩，从而有效改善了巷道围岩的支护状况。锚杆支护具有施工方便、效率高等优点，有利于加快施工进度，且施工成本低、支护效果好，因而成为目前煤矿巷道支护的重要手段。

 

　　淮南矿业集团潘二矿东二采区回风大巷位于11煤底板，掘进期间将先后过F19（H=2～10m）、F10(H=10～12m)、FX1(H=3m)、FX2（H=3～5m）、FX3（H=8～10m）、FX4（H=3～5m）、FD39（H=0～10m）以及F11（0～75m）等断层。受断层及其次生断层的影响，大巷在掘进期间岩性变化大，岩性较破碎。围岩高地压与低强度之间的矛盾突出。巷道受“三高”、“一扰动”的作用，在高围压作用下，岩石转化为蠕变性，永久变形量较大。矿压显现剧烈、围岩变形量大、破坏程度严重、破坏范围大。巷道掘进后变形严重，帮部变形明显，多处收缩量达1m以上，底臌严重，局部掉顶，不得不进行巷修。

 

　　锚杆设计时，一般是采用悬吊理论来计算锚杆的直径，这种设计理念在矿压小、围岩运动方向与锚杆平行的条件下适用，但在高应力、围岩运动方向与锚杆方向不一致时则受到限制。例如，一些高应力巷道整修时发现，一些锚杆被挤压变形成为类似汽车摇把“”型，平行于锚杆的观测钻孔发生错位等现象。这些现象说明，锚杆的受力方向非常复杂，既有沿锚杆轴向的力，也有与锚杆方向垂直或成一定角度的剪切应力，因此选择锚杆强度时必须综合各方面因素，不仅要考虑锚杆拉伸强度，还要考虑剪切强度，特别是高应力条件下，如果只考虑锚杆拉伸强度，所选的锚杆直径必然偏小，强度偏低，造成支护失败。

 

　　根据多年锚杆支护实践经验和对锚杆支护机理的研究分析，获得锚杆支护设计理念为：Ⅰ、Ⅱ类围岩巷道条件，压力小时，应用悬吊理论指导设计施工；Ⅲ、Ⅳ类围岩巷道条件，压力中等时，应用组合梁、组合拱理论指导设计施工；Ⅴ类围岩巷道条件，压力大时，应用围岩强化理论指导设计施工。

 

 

　　支护应尽早向围岩提供径向约束压力，恢复开挖、以充分利用三向受压条件来提高围岩强度；为避免围岩风化，防止围岩强度随时间而弱化，应尽量及早封闭围岩；由于巷道开拓初期，采用锚网喷支护方法，不能较好的改善围岩应力状态，也未采取底板支护措施，导致围岩变形严重。

 

　　优化方案采用中国科学院武汉岩土力学所提出的分步联合支护理念，施工工序：

 

　　刷扩卧底→锚网喷→浅孔注浆（帮顶）→深孔注浆（帮顶）→帮顶预应力锚索→底角注浆锚管+底板注浆。

 

　　2.1锚网喷

 

　　根据前期锚杆支护受力状况和围岩软弱的特点，采用锚杆规格为M24-φ22L＝2800mm，间距1000mm，排距1000mm，（刷扩前变形较严重的巷道段采用间排距800×800mm），配有150×150×8mm托盘，预应力50kN，锚杆抗拔力不小于100kN，扭矩不小于120N•m。每孔使用2卷Z2850型树脂药卷。钢筋网规格：ф6.5mm，2300×1200mm，网格：150×150mm，搭接长度为100mm，用12＃铁丝联网。

 

　　在两帮墙脚底板往上0.2～0.3米处各施工一根帮角锚杆，加固帮脚应力集中区，阻止围岩剪切滑移的作用。

 

　　2.2浅孔注浆

 

　　注浆管长500mm，注浆孔深1000mm，其排距2100mm，跟据断面尺寸确定间距如下：胶带机运输大巷为1.3m，轨道运输大巷和回风大巷为1.5m。每断面布置7根，注浆压力1.5MPa。封孔长度300mm。7655型或YT－27风锤造孔，钻头直径Ф42mm。

 

　　2.3帮顶深孔注浆：

 

　　注浆孔长度5.0m，6分注浆管长3m，排距2.1m，间距：1.5m。每断面共布置10根深孔注浆管，注浆压力>4.0Mpa，钻眼采用MQT系列锚杆钻机，钻头直径Ф42mm。

 

　　2.4锚索支护参数：

 

　　锚索为低松弛钢绞线，规格：φ21.8mm×6300mm，排距：2.1m，间距：2.3m，配合400×400×15mm大托盘安装，预紧力150kN，抗拔力不低于350kN。每孔使用4卷Z2850型树脂药卷。

 

　　1．巷道进行刷扩后，首先敲帮问顶，找净浮矸，检查巷道段面尺寸，用压风水冲洗岩帮，然后尽快喷一层60mm厚的混凝土，及时封闭围岩，防止围岩风化、遇水崩解而降低强度，并形成初期支撑力控制围岩变形。

 

　　2．用金属网提高喷层的抗剪、抗拉强度，增强其整体性和抗变形、防开裂的能力。又由于金属梁网的整体联结，喷层一旦开裂也不至于脱落，可阻止破碎岩石的脱落。初喷后，及时安装锚杆，并加挂金属网。

 

　　3．当围岩变形进入第二阶段，基本稳定后，并经有关职能单位对锚杆的数量、长度、间排距、锚固力等项目检查验收合格后，再第二次喷射混凝土。达到设计厚度100mm。

 

 

　　1．刷扩后初喷是临时支护的关键，接着打锚杆，这样锚杆布置规整。安装质量好，以使锚杆的托盘凝固在喷层内。

 

　　2．加强对混凝土收缩裂隙控制。严格按水泥、黄沙、石子l：2：2配比配料。并搅拌均匀。混凝土喷射后2~4小时内开始喷水养护。养护时间不少于7天。

 

　　3．严格控制锚杆间排距，使锚杆承载均匀。为了提高锚固效果，螺母须拧紧，使锚杆有足够的预应力。

 

　　5．拱基、拱中、墙脚是巷道应力集中点。要求拱部喷射圆滑，墙脚应清到实底，并保证100mm基础。每次喷射后，及时清理底板回弹料，防止“穿裙”现象。

 

　　6．加强对锚杆、喷浆层的质量检测。用锚杆拉力计做锚杆抗拔力试验。每300根锚杆取样不少于一组，每组不少于3根。

 

 

　　刷扩后，在巷道内布置表面位移测站，监测两帮收敛、顶板沉降和底臌位移。刷扩后两个月内，所测帮部收敛速率小于1mm/天，顶板位移量小于20mm，底臌速率小于1mm/天，支护效果较为理想。