1 現場條件

平煤股份十礦戊組集中運輸巷原設計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，原設計采用U36型鋼拱形棚支護，部分地段采用錨網噴支護。由于巷道圍巖差、應力高，在動壓影響，巷道底鼓、幫頂離層、破碎，斷面縮小較嚴重，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，嚴重影響纜車和運輸系統正常運轉，每半年就需要進行巷道臥底工作，長期保留1支巷修隊開展巷道維護工程。

從現場調研情況可以看出，現階段戊組中區集中運輸巷巷道穩定性主要受到以下幾個方面影響。

（1）圍巖巖性差、強度低、流變性強。

由于戊組中區集中運輸巷處于泥巖、煤層、砂質泥中，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，圍巖強度低、整體性差，膠結程度低，且表現出較強流變性，是巷道底臌主要因素。

（2）應力環境復雜多變，采動應力影響明顯。

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

（3）支護體與圍巖在剛度和強度上不耦合。

巷道底板通常出于敞開不支護狀態，在經歷多次修復、工程擾動后，巷道圍巖破碎嚴重，松動圈很大，由于U型鋼支護體與圍巖之間剛度不匹配、強度不匹配、支護過程不匹配，造成擴巷返修后巷道圍巖仍然碎脹變形，巷道始終不能穩定。因此，支護耦合性差也是造成巷道嚴重破壞的主要原因。

2 錨注支護技術技術

2.1 錨注支護技術機理

錨桿支護具有成本低、施工簡便、有利于機械化操作、施工速度快，支護效果好的特點，在我國礦山支護領域具有廣泛的應用。注漿能夠在原位對巖土進行加固和改性，通過改善破碎圍巖物理力學性質，提高巖體圍巖強度，發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，進而顯著改善巷道支護效果，

錨注一體化支護技術就是將錨桿支護技術與注漿加固技術優勢合為一體，采用樹脂錨固劑進行端部錨固，為錨桿、錨索提供預緊力，滿足初次支護強度要求，在錨桿支護基礎上，利用錨桿、錨索自身中空結構通過注漿對圍巖進行增強改性，提高圍巖－支護體系統承載強度和支護安全可靠性的支護形式。錨注一體化支護技術更符合高應力軟弱圍巖控制技術要求，也較為完善地解決了一些棘手的巖土工程穩定與安全問題，是一種極具潛力的巷道圍巖控制技術。

2.2 錨注支護技術優勢

1、及時承載，阻止圍巖形變，滿足巷道初期穩定要求

錨注支護所采用的支護材料，包括中空注漿錨桿、中空注漿錨索強度性能均不低于常規支護材料，其外部結構、施工工藝也與現有支護材料相同，無需購置額外設備。在巷道掘出后即采用錨注一體化支護技術，可對圍巖立即施加支護阻力，并及時承受圍巖形變載荷作用，保證巷道穩定，滿足巷道支護強度要求。

2、實現了錨桿、錨索全長錨固

錨注支護后錨桿、錨索由端部錨固變為全長錨固，消除了錨桿、錨索自由段，使得整個圍巖-支護系統相比端錨支護更具有技術優勢。

在全長錨固范圍內，不同部位巖層的離層和變形致使應力和應變沿桿（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的桿（索）體小范圍區域的受力將會很大，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-支護系統剛度高。

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

3、實現了圍巖的增強改性

對于松散破碎圍巖，完整性遭到嚴重破壞，成為具有一定殘余強度的連續多裂隙巖體，通過注漿作用，破碎圍巖轉變為圍巖-注漿材料組合體，圍巖的完整體得以修復，重新成為具有較好的彈-塑性結構和較高粘結強度的固體，見圖6。

4、改變了巖體變形特征，提高了巷道塑性承載能力

深部高應力軟巖巷道開挖后，圍巖由原地應力場狀態下的三向穩定應力狀態轉化為單向、兩向或低側向應力的三向應力狀態，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，原破碎巖塊恢復原巖狀態，使得錨注加固拱結構內巖體的變形重新呈典型的理想彈塑性特點，峰后不出現應力軟化，在產生較大軸向和側向應變的情況下，軸向應力能維持在較高的應力狀態，呈現應力強化特征。

2.3 錨注支護結構特征

由圍巖和支護材料組成的錨注支護結構主要由以下幾部分組成：

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

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

3、漿液擴散加固拱。可有效提高破碎圍巖的整體性和力學性能，從而提高支護結構的整體性和承載能力，使圍巖的塑性區變形得到有效控制。

4、錨索強化加固拱。實現深孔注漿，消除深部圍巖裂隙帶和巖體結構弱面，與錨桿注漿形成空間互補，保證支護效果。

3 錨注支護技術方案

錨注支護技術案采用錨注全斷面支護模式，具體為集中運輸巷擴修至合格斷面后，采用左旋高強樹脂錨桿和高強注漿錨桿初期支護，交替布置，并采取初次噴漿措施封閉圍巖，防止風化破碎發展；再采用中空注漿錨索強化支護，并實施二次噴漿和注漿加固，最后采用高強注漿錨桿和注漿錨索支護底板，并實施注漿加固，注漿材料采用標號不低于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。

支護工藝流程為：巷道擴至合格斷面→安裝頂幫高強樹脂錨桿（高強注漿錨桿）→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→鋪設第二次地坪→底板中空注漿錨索注漿。

3、底板現場施工

現場由于底板經過多次清底翻修，其破碎程度和深度均較大，且底板圍巖干燥無水，在現場施工錨索鉆孔過程中，孔內排粉難度較大，經多次試驗結果觀測鉆孔內粒徑大于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段，在錨索鉆孔施工前采用中空注漿錨桿進行淺部注漿加固，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，采用水泥漿液進行端錨，然后進行注漿加固，見圖7。

4 底鼓巷道錨注支護效果

4.1 圍巖表面位移觀測

根據平煤十礦戊組中區集中運輸巷工業性試驗進展和施工需要，在錨注支護巷道中布置2個巷道表面位移觀測站，觀測結果見圖8。

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

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，有效抑制底板持續大變形，底鼓量在監測期間趨于穩定，錨注一體化支護1年后，底鼓量在165mm左右，沒有進行臥底修復，保證了巷道正常使用。

4.2 錨注固結體強度特征

注漿錨桿、錨索和注漿材料形成的固結體強度特征是評價錨注支護技術效果的關鍵指標，根據巷道巖芯取樣結果，見圖9，錨注支護后還是圍巖條件得到了改善，注漿料漿液完全充填裂隙，并將節理面壓密，原破碎圍巖完整性和強度性能得以恢復，基本達到本項目試驗目標和預期結果。

4.3 現場效果

集中運輸巷圍巖強度低、埋深大，地壓高，支護難度很大，對于此類高應力軟巖巷道的支護采用傳統的錨網索支護方式難以保證巷道的正常使用。采用錨注一體化支護技術加固，能明顯改善巷道應力環境，提高巷道穩定性，為埋深大、應力高、支護難度大的巷道支護問題提供新的支護方式。施工效果見圖10。