談軟巖巷道圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)應(yīng)用
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［摘要］根據(jù)某礦西翼軌道大巷變形破壞特征，提出了西翼軌道大巷支護(hù)采用“一次有控卸壓高強(qiáng)支護(hù)+二次高剛支護(hù)+關(guān)鍵部位支護(hù)+滯后注漿加固”技術(shù)方案，并開(kāi)展了工程試驗(yàn)研究。該支護(hù)方案提高了圍巖承載的整體性和圍巖強(qiáng)度，由被動(dòng)支護(hù)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)支護(hù)，有效地控制了巷道頂板下沉、兩幫內(nèi)擠和底鼓。
［關(guān)鍵詞］軟巖巷道；底板注漿加固；圍巖控制；礦壓顯現(xiàn)
引言
軟巖巷道圍巖強(qiáng)度低、結(jié)構(gòu)弱面發(fā)育，甚至具有膨脹、流變特性，主要表現(xiàn)為大變形、大地壓、難支護(hù)的特點(diǎn)［1－3］。由于軟巖巷道所處的復(fù)雜工程地質(zhì)條件以及軟巖巷道支護(hù)不當(dāng)而造成巨大的返修量問(wèn)題，不僅造成很大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，而且使整個(gè)礦井生產(chǎn)陷于困境，甚至關(guān)閉［4］。井下軟巖巷道變形具有時(shí)間效應(yīng)、空間效應(yīng)及易受擾動(dòng)性等特點(diǎn)，在礦井生產(chǎn)中，軟巖巷道支護(hù)是較難解決的問(wèn)題［5］。以山西某煤礦為研究對(duì)象，該礦主采煤層頂?shù)装寰鶠槟鄮r，且西翼軌道巷也布置在泥巖中。由于圍巖的力學(xué)性能較差，所以巷道極易發(fā)生較大變形。其變形特征主要以巷道整體收斂和底鼓為主，且巷道收斂率和底鼓量都較大，巷道必須經(jīng)多次返修才能使用，直接影響了礦井的正常生產(chǎn)。為解決以上問(wèn)題，通過(guò)對(duì)圍巖巷道的礦壓監(jiān)測(cè)，測(cè)試圍巖物理成分及力學(xué)參數(shù)，揭示該礦井典型巷道圍巖變形失穩(wěn)原因，制定了適合該礦的支護(hù)方案，取得了較好地支護(hù)效果。
1巷道圍巖變形特征
西翼軌道巷收斂變形規(guī)律如圖1所示。該礦主采煤層頂?shù)装寰鶠槟鄮r，且西翼軌道巷也布置在泥巖中。由于圍巖的力學(xué)性能較差，所以巷道極易發(fā)生較大變形。通過(guò)分析圖1可知，西翼軌道巷的變形特征主要以底鼓為主，且巷道收斂率和底鼓量都較大，底鼓變形量達(dá)到370mm，兩幫移近量及頂板下沉量均達(dá)到120mm。
2軟巖巷道圍巖控制工程實(shí)踐
根據(jù)西翼軌道大巷破壞特征及原因分析，提出巷道圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)方案為：一次有控卸壓高強(qiáng)支護(hù)+二次高剛支護(hù)+關(guān)鍵部位支護(hù)+滯后注漿加固。（1）一次有控卸壓高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)：軟巖進(jìn)入塑性區(qū)后，本身仍具有較強(qiáng)的承載能力，因此應(yīng)在不破壞圍巖本身承載強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，充分釋放其圍巖變形能，先實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度耦合，再實(shí)施高強(qiáng)錨桿（索）、高預(yù)緊力支護(hù)。（2）二次高剛度支護(hù)技術(shù)：文獻(xiàn)［6］詳細(xì)描述了該技術(shù)。（3）底板加固技術(shù)：采用巷道底板深孔錨索注漿加固技術(shù)，能夠同時(shí)利用注漿加固與錨索加固的優(yōu)點(diǎn)。（4）滯后注漿工藝：耦合支護(hù)后，通過(guò)觀測(cè)巷道表面位移、巷道頂板離層檢測(cè)及巷道圍巖深部多點(diǎn)位移等數(shù)據(jù)，分析巷道圍巖應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，確定合理的注漿時(shí)機(jī)。注漿采用水泥水玻璃單液漿，水泥采用525#普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度為45°Bé，用量為水泥質(zhì)量的3%~5%，水灰質(zhì)量比在0.7~1.0。
2.2西翼軌道大巷圍巖控制技術(shù)參數(shù)
2.2.1錨桿（索）支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)理論計(jì)算和數(shù)值模擬計(jì)算分析，確定錨桿（索）支護(hù)參數(shù)如下：頂板及兩幫錨桿規(guī)格均為準(zhǔn)22mm×2600mm，間排距均為750mm×800mm；頂板錨索規(guī)格為準(zhǔn)18.9mm×7300mm，每排3根，間排距為2000mm×1600mm。
2.2.2底板圍巖鼓起治理技術(shù)參數(shù)底板采用超挖回填深孔錨索注漿加固技術(shù)治理底鼓。首先，每排施工3個(gè)的淺孔注漿管，其中2個(gè)底角孔、1個(gè)中間孔?？咨?.5m，孔徑42mm，間排距為1400m×2000mm，淺孔注漿管用準(zhǔn)25mm、長(zhǎng)1m的鋼管制作。然后，每排布置2個(gè)深孔錨索注漿孔（孔間距2000mm、排距1500mm），孔深7m，孔徑60mm。錨索規(guī)格為準(zhǔn)18.9mm×6300mm，注漿管用準(zhǔn)20mm、長(zhǎng)5m的鋼管制作，注漿管孔口加絲外露混凝土地平50mm。
2.2.3注漿技術(shù)參數(shù)注漿采用水泥水玻璃單液漿，水泥采用525#普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度為45°Bé，用量為水泥質(zhì)量的3%~5%，水灰質(zhì)量比在0.7~1.0。
3圍巖穩(wěn)定控制效果分析
通過(guò)在西翼軌道大巷采用了“一次有控卸壓高強(qiáng)支護(hù)+二次高剛支護(hù)+關(guān)鍵部位支護(hù)+滯后注漿加固”技術(shù)方案進(jìn)行了工程試驗(yàn)，在工業(yè)性試驗(yàn)巷道設(shè)置了1個(gè)變形測(cè)試斷面，主要測(cè)試巷道兩幫內(nèi)擠和頂板下沉量，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。測(cè)試結(jié)果表明，巷道經(jīng)過(guò)一次有控卸壓高強(qiáng)支護(hù)、二次高剛及關(guān)鍵部位支護(hù)及滯后注漿加固后，提高了軌道巷圍巖承載的整體性和圍巖強(qiáng)度，由被動(dòng)支護(hù)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)支護(hù)，有效地控制了巷道頂板下沉、兩幫內(nèi)擠和底鼓，巷道幾乎沒(méi)有發(fā)生變形，頂板平均下沉量?jī)H為2mm，兩幫平均內(nèi)擠不到3mm，且巷道已處于穩(wěn)定狀態(tài)。變形測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠滿足軟巖巷道圍巖穩(wěn)定控制的技術(shù)要求。通過(guò)對(duì)錨網(wǎng)形成的承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行注漿后，錨桿從端頭錨固變?yōu)槿L(zhǎng)錨固，所以在錨桿端頭安裝的液壓枕從安裝開(kāi)始（有一定的初始預(yù)緊力）到隨后的巷道使用過(guò)程中，液壓枕的讀數(shù)沒(méi)有明顯的增大，反而略有下降（由于錨桿在一定預(yù)緊力作用下，發(fā)生少量松弛現(xiàn)象）。
4結(jié)論
（1）根據(jù)西翼軌道大巷變形破壞特征分析，西翼軌道大巷的破壞原因?yàn)椋合锏绹鷰r的巖性較差、采動(dòng)支承壓力影響及支護(hù)方案的不合理，巷道變形以底鼓為主，底鼓變形量最大達(dá)到370mm。（2）應(yīng)用軟巖巷道耦合支護(hù)原理，提出了西翼軌道大巷支護(hù)采用“一次有控卸壓高強(qiáng)支護(hù)+二次高剛支護(hù)+關(guān)鍵部位支護(hù)+滯后注漿加固”技術(shù)方案，并開(kāi)展了工程試驗(yàn)研究。工程試驗(yàn)效果顯示，圍巖承載的整體性和圍巖強(qiáng)度提升了，由被動(dòng)支護(hù)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)支護(hù)，有效地控制了巷道頂板下沉、兩幫內(nèi)擠和底鼓。
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作者：郭玉峰 單位：山西西山晉興能源有限責(zé)任公司