全封閉錨注支護(hù)在高應(yīng)力軟巖巷道中的應(yīng)用

苑龍峰 胡建國

（開灤唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

1 概述

8242外巷道為唐山礦業(yè)公司12號井在南三水平（－793m）的進(jìn)出車線巷道，距離地面800m。受礦壓影響，出車線巷道變形較為嚴(yán)重，每3～5個(gè)月就需要套修一次，出車線巷道長度430m。巷道原支護(hù)形式為14m2（4.8×3.5m）可縮性金屬拱形支架支護(hù)，棚距400mm，現(xiàn)巷道最小斷面3.0×2.2m，已不能滿足安全運(yùn)輸?shù)囊?。為保證巷道的正常使用，唐山礦業(yè)公司在8242外巷道采用了全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)，并取得了預(yù)期效果。

2 巷道破壞的原因分析

通過對巷道的地質(zhì)條件和破壞結(jié)果進(jìn)行綜合分析，巷道破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面：

巷道圍巖性質(zhì)差。8242外巷道圍巖主要以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，其中粉砂巖、砂巖由于顆粒較細(xì)，多為泥質(zhì)膠結(jié)，其強(qiáng)度相對較弱，抗風(fēng)化、抗水能力差，遇水后易膨脹、崩解，巖石流變顯著，造成巷道變形急劇增加。

巷道埋深大，周圍采場大大增加了巷道圍巖的應(yīng)力，使應(yīng)力高度集中。

選擇的巷道支護(hù)形式不合理。圍巖較破碎，巷道開挖后圍巖由于失去支撐，立即松動并產(chǎn)生裂隙擴(kuò)展，若支護(hù)不及時(shí)或強(qiáng)度不夠，造成圍巖失穩(wěn)，短時(shí)間內(nèi)致使巷道變形，礦壓顯現(xiàn)明顯。而且采用半圓拱斷面巷道很難承載有側(cè)壓、底壓、松軟、膨脹性的圍巖。

3 巷道修復(fù)支護(hù)技術(shù)選擇

結(jié)合8242外巷道破壞原因和錨注支護(hù)機(jī)理，主要選取如下支護(hù)技術(shù)措施：

選擇合適的巷道斷面。選擇巷道斷面形狀必須綜合考慮圍巖的性質(zhì)、地壓的大小和方向，巷道的服務(wù)年限、用途及位置。根據(jù)8242外巷道運(yùn)輸使用要求、斷面利用率、圍巖的性質(zhì)，以及施工難易條件，巷道斷面選擇了大斷面馬蹄形。8242外巷道聯(lián)合支護(hù)如圖1。

圖1 8242修復(fù)巷道聯(lián)合支護(hù)示意圖

選擇合適的支護(hù)方式。高應(yīng)力膨脹軟巖底板及巷道底腳是最薄弱環(huán)節(jié)，首先在底板上失穩(wěn)，造成巷道底腳快速移近，隨即幫和拱失穩(wěn)。以全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)綜合治理軟巖技術(shù)，不僅充分考慮圍巖具有膨脹、流變性的特點(diǎn)，而且封閉錨固底板，防止底板巖石見風(fēng)見水，有效防止底鼓。

支護(hù)要點(diǎn)。修復(fù)時(shí)及時(shí)支護(hù)，目的是及時(shí)封閉圍巖，同時(shí)充分釋放圍巖應(yīng)力。在圍巖變形趨于穩(wěn)定時(shí)，采取復(fù)噴混凝土、增加錨索及注漿等措施加固圍巖，防止深部圍巖松動破壞。二次支護(hù)滯后一次支護(hù)的時(shí)間必須通過圍巖觀測來確定，滯后時(shí)間短則圍巖變形能未完全釋放，變形尚未停止；滯后時(shí)間長則圍巖又進(jìn)入下一階段破壞期。在設(shè)計(jì)巷道斷面時(shí)應(yīng)充分考慮有足夠的變形余量，應(yīng)對支架壁后進(jìn)行嚴(yán)密充填。

4 錨注支護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 錨注支護(hù)主要技術(shù)指標(biāo)要求

a.螺紋鋼高強(qiáng)錨桿：φ22mm、長度為2.0m、2.4m；錨桿間排距：700×700mm。

b.頂幫注漿錨桿規(guī)格為 φ22mm，1.8m、2.4 m，采用6分黑鐵管制作，壁厚4mm，桿體上順序鉆有φ6mm注漿孔，注漿錨桿間排距1.5×1.5m。

c.復(fù)注的錨桿間排距 1.8×1.8 m，φ22mm，長度為1.8m、2.4m。

d.鋼絲繩：按錨桿 700×700mm 間排距縱橫掛好鋼絲繩，二次掛繩繩距可加密為350×350mm，并繃緊、壓緊使其緊貼巖面。

e.噴射砼及厚度：初次噴80mm，復(fù)噴70mm，再復(fù)噴40 mm。

f.水泥：注漿用 PO42.5R（原 525#）；噴漿用 PO32.5R（原 425#）。

g.速凝劑：占水泥重量3~5%。

4.2 主要支護(hù)技術(shù)參數(shù)

巷道最終斷面為使用斷面106%以上，巷道毛斷面為[3900mm×5400mm]，以保證巷道修復(fù)后應(yīng)力重新分部造成巷道斷面微變形，實(shí)現(xiàn)二次注漿最佳效果，不影響巷道有效斷面，確保二次注漿所需用的斷面和巷道正常使用斷面。

注漿錨桿采用φ22mm、長度1800mm、2400mm，間排距 1500×1500mm，一次注漿完成后，需對不穩(wěn)定的巷道進(jìn)行二次補(bǔ)注。

樹脂錨桿每根錨桿用樹脂藥卷2～3卷，鋼絲繩：采用4～6分的廢舊鋼絲繩，按錨桿間、排距縱橫掛好后，再進(jìn)行二次噴射砼。

注漿：

a.頂、幫注漿錨桿封孔采用快硬水泥藥卷。巷道全斷面布置注漿錨桿。

b.底角注漿錨桿：底角注漿錨桿規(guī)格同頂、幫錨桿，排距 1500mm，下扎角度 30°～45°，底角錨桿孔口低于底板100mm。

c.復(fù)注錨桿排距 1800 mm×1800mm；視其圍巖移近量而定。

4.3 注漿參數(shù)：

a、水灰比：0.7：1～1：1。

b、注漿量：

每孔按8～12袋水泥 (每袋水泥50kg)為適中，第一次注漿量約每米2.7噸；復(fù)注量一般為一次注漿量的60%，每米復(fù)注量約為1.2噸。

c、注漿壓力：注漿壓力根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，注漿壓力為 1.5～2.5MPa，最大注漿壓力為2.5MPa，低角孔注漿壓力可加到2.5～3.0MPa。

d、注漿時(shí)間

為了防止注漿在弱面漿液擴(kuò)散較遠(yuǎn)，造成跑漏現(xiàn)象，在控制注漿壓力和注漿量的同時(shí)，必須控制注漿時(shí)間，一般為30～40分鐘。

5 施工順序及工藝

施工順序：巷道挑頂、刷邦后，隨即進(jìn)行初噴砼臨時(shí)支護(hù)，噴厚80mm；打錨桿掛鋼絲繩后再進(jìn)行復(fù)噴70mm，復(fù)噴滯后3～5m。復(fù)噴完成后即進(jìn)行注漿（固定頂板的注漿錨桿除外）。

施工工藝為：打注漿錨桿孔→安裝注漿錨桿→注底角注漿錨桿→注兩幫注漿錨桿→注拱部注漿錨桿→在監(jiān)測監(jiān)控移變量的基礎(chǔ)上，巷道漿皮有擠裂現(xiàn)象，再補(bǔ)噴50mm厚砼→復(fù)注。

6 結(jié)束語

在唐山礦業(yè)公司8242外巷道實(shí)驗(yàn)段巷道中，采取全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)，雖然其一次性投入較高，施工復(fù)雜，進(jìn)度慢，但是巷道服務(wù)年限較長。為檢驗(yàn)全封閉錨注支護(hù)效果，在實(shí)驗(yàn)巷道中每5m設(shè)1個(gè)礦壓觀測點(diǎn)，從觀測數(shù)據(jù)分析，采取全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)，巷道頂板下沉量、兩幫位移量、底鼓量比半圓拱錨注支護(hù)分別降低15%，25%，30%。巷道從2005年初修復(fù)至今，大部分幫頂收斂變形不到5%，底鼓也較以前得到有效控制。

綜上所述，采用全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)修復(fù)巷道綜合成本比其他支護(hù)低。從技術(shù)方面看，全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)不僅是先進(jìn)的，也是完全可行的，針對性也較強(qiáng)。因此，全封閉錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)較好地解決了圍巖松軟、高變形巷道的支護(hù)難題，巷修周期增長，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益較好。

[1]《煤礦安全規(guī)程》2004-11-3出版

[2]《安全技術(shù)操作規(guī)程》2006-12出版

[3]《巷道錨注支護(hù)理論與實(shí)踐》2001-9-1煤炭工業(yè)出版社出版