談軟巖巷道圍巖穩定控制技術應用
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［摘要］根據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采用“一次有控卸壓高強支護+二次高剛支護+關鍵部位支護+滯后注漿加固”技術方案，并開展了工程試驗研究。該支護方案提高了圍巖承載的整體性和圍巖強度，由被動支護轉化為主動支護，有效地控制了巷道頂板下沉、兩幫內擠和底鼓。
［關鍵詞］軟巖巷道；底板注漿加固；圍巖控制；礦壓顯現
引言
軟巖巷道圍巖強度低、結構弱面發育，甚至具有膨脹、流變特性，主要表現為大變形、大地壓、難支護的特點［1－3］。由于軟巖巷道所處的復雜工程地質條件以及軟巖巷道支護不當而造成巨大的返修量問題，不僅造成很大的經濟浪費，而且使整個礦井生產陷于困境，甚至關閉［4］。井下軟巖巷道變形具有時間效應、空間效應及易受擾動性等特點，在礦井生產中，軟巖巷道支護是較難解決的問題［5］。以山西某煤礦為研究對象，該礦主采煤層頂底板均為泥巖，且西翼軌道巷也布置在泥巖中。由于圍巖的力學性能較差，所以巷道極易發生較大變形。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，巷道必須經多次返修才能使用，直接影響了礦井的正常生產。為解決以上問題，通過對圍巖巷道的礦壓監測，測試圍巖物理成分及力學參數，揭示該礦井典型巷道圍巖變形失穩原因，制定了適合該礦的支護方案，取得了較好地支護效果。
1巷道圍巖變形特征
西翼軌道巷收斂變形規律如圖1所示。該礦主采煤層頂底板均為泥巖，且西翼軌道巷也布置在泥巖中。由于圍巖的力學性能較差，所以巷道極易發生較大變形。通過分析圖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，底鼓變形量達到370mm，兩幫移近量及頂板下沉量均達到120mm。
2軟巖巷道圍巖控制工程實踐
根據西翼軌道大巷破壞特征及原因分析，提出巷道圍巖穩定控制技術方案為：一次有控卸壓高強支護+二次高剛支護+關鍵部位支護+滯后注漿加固。（1）一次有控卸壓高強支護技術：軟巖進入塑性區后，本身仍具有較強的承載能力，因此應在不破壞圍巖本身承載強度的基礎上，充分釋放其圍巖變形能，先實現強度耦合，再實施高強錨桿（索）、高預緊力支護。（2）二次高剛度支護技術：文獻［6］詳細描述了該技術。（3）底板加固技術：采用巷道底板深孔錨索注漿加固技術，能夠同時利用注漿加固與錨索加固的優點。（4）滯后注漿工藝：耦合支護后，通過觀測巷道表面位移、巷道頂板離層檢測及巷道圍巖深部多點位移等數據，分析巷道圍巖應力應變規律，確定合理的注漿時機。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，用量為水泥質量的3%~5%，水灰質量比在0.7~1.0。
2.2西翼軌道大巷圍巖控制技術參數
2.2.1錨桿（索）支護設計參數根據理論計算和數值模擬計算分析，確定錨桿（索）支護參數如下：頂板及兩幫錨桿規格均為準22mm×2600mm，間排距均為750mm×800mm；頂板錨索規格為準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參數底板采用超挖回填深孔錨索注漿加固技術治理底鼓。首先，每排施工3個的淺孔注漿管，其中2個底角孔、1個中間孔。孔深1.5m，孔徑42mm，間排距為1400m×2000mm，淺孔注漿管用準25mm、長1m的鋼管制作。然后，每排布置2個深孔錨索注漿孔（孔間距2000mm、排距1500mm），孔深7m，孔徑60mm。錨索規格為準18.9mm×6300mm，注漿管用準20mm、長5m的鋼管制作，注漿管孔口加絲外露混凝土地平50mm。
2.2.3注漿技術參數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，用量為水泥質量的3%~5%，水灰質量比在0.7~1.0。
3圍巖穩定控制效果分析
通過在西翼軌道大巷采用了“一次有控卸壓高強支護+二次高剛支護+關鍵部位支護+滯后注漿加固”技術方案進行了工程試驗，在工業性試驗巷道設置了1個變形測試斷面，主要測試巷道兩幫內擠和頂板下沉量，測試結果如圖2所示。測試結果表明，巷道經過一次有控卸壓高強支護、二次高剛及關鍵部位支護及滯后注漿加固后，提高了軌道巷圍巖承載的整體性和圍巖強度，由被動支護轉化為主動支護，有效地控制了巷道頂板下沉、兩幫內擠和底鼓，巷道幾乎沒有發生變形，頂板平均下沉量僅為2mm，兩幫平均內擠不到3mm，且巷道已處于穩定狀態。變形測試結果說明，支護結構能夠滿足軟巖巷道圍巖穩定控制的技術要求。通過對錨網形成的承載結構進行注漿后，錨桿從端頭錨固變為全長錨固，所以在錨桿端頭安裝的液壓枕從安裝開始（有一定的初始預緊力）到隨后的巷道使用過程中，液壓枕的讀數沒有明顯的增大，反而略有下降（由于錨桿在一定預緊力作用下，發生少量松弛現象）。
4結論
（1）根據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為：巷道圍巖的巖性較差、采動支承壓力影響及支護方案的不合理，巷道變形以底鼓為主，底鼓變形量最大達到370mm。（2）應用軟巖巷道耦合支護原理，提出了西翼軌道大巷支護采用“一次有控卸壓高強支護+二次高剛支護+關鍵部位支護+滯后注漿加固”技術方案，并開展了工程試驗研究。工程試驗效果顯示，圍巖承載的整體性和圍巖強度提升了，由被動支護轉化為主動支護，有效地控制了巷道頂板下沉、兩幫內擠和底鼓。
［參考文獻］
［1］何滿潮.中國煤礦軟巖巷道支護理論與實踐［M］.徐州：中國礦業大學出版社，1996．
［2］楊仁樹，李永亮，郭東明，等.深部高應力軟巖巷道變形破壞原因及支護技術［J］.采礦與安全工程學報，2017，34（6）：1035-1041.
［3］何富連，張廣超.深部高水平構造應力巷道圍巖穩定性分析及控制［J］.中國礦業大學學報，2015（3）：80-90.
［4］余偉健，王衛軍，黃文忠，等.高應力軟巖巷道變形與破機制及返修控制技術［J］.煤炭學報，2014，39（4）：614-622.
［5］常聚才，謝廣祥.深部巷道圍巖力學特征及其穩定性控制［J］.煤炭學報，2009，34（7）：881-886.
［6］張書燦，郭國化，劉化偉，等.錨網-錨索耦合桁架支護技術在泉店煤礦的應用［J］.煤炭技術，2010，29（9）：65-66.
作者：郭玉峰 單位：山西西山晉興能源有限責任公司