深井動壓巷道修復技術(shù)研究

陳言貴

(淮滬煤電公司 丁集煤礦修護區(qū)，安徽 淮南 232100）

1 引言

相對于新掘巷道， 返修巷道的圍巖除了經(jīng)歷過掘進時期的工程擾動，往往要承受工作面采動的影響，留巷巷道的圍巖還要經(jīng)歷留巷期間老頂斷裂、 回轉(zhuǎn)等礦壓顯現(xiàn)的再次擾動，受支護的圍巖已基本處于破碎范圍內(nèi)，補打的錨桿索也只能施加在圍巖破碎區(qū)內(nèi)， 無疑影響了補加的支護構(gòu)件的實際承載性能，主要表現(xiàn)在錨桿索初始預緊力較小、錨固力衰減較快，在某些地質(zhì)條件復雜的地區(qū)甚至出現(xiàn)大范圍錨桿索失效的情況，尤其在深井動壓巷道中，巷道圍巖本身較軟，并且圍巖松散具有蠕變性，這些問題表現(xiàn)的尤為突出。 造成這種問題的原因有很多， 其中重要的一點就是施加的錨桿索處于圍巖破碎區(qū)內(nèi)，錨桿索錨固性較差。 因此，對于深井動壓巷道的修復工程，如果采取單一的錨桿索支護無疑不能滿足巷道的支護要求，必須尋求更為合理的支護方法。 實踐表明，巷道修復時采用注漿加固聯(lián)合錨桿索共同支護，可有效改善受損巷道的圍巖情況，使支護構(gòu)件與圍巖形成統(tǒng)一的共同承載體，充分發(fā)揮圍巖自身的承載性能，從而大大提高圍巖的穩(wěn)定性，改善巷道的維護情況。

2 注漿加固聯(lián)合錨桿索支護圍巖控制機理

注漿加固采用化學漿液， 避免了水泥漿液以水為載漿介質(zhì)對泥質(zhì)軟巖的弱化作用，其固結(jié)體力學性能好、抗?jié)B性高，并具有反應時間快，凝膠時間可調(diào)的優(yōu)點，可以很好的用在低滲透性泥質(zhì)軟巖加固、封閉，堵水、防風。 從力學原理和巖體破壞機制的角度，可以認為巖體化學注漿加固與封閉主要有以下幾方面的作用機理：

（1）漿液固結(jié)體形成網(wǎng)絡(luò)骨架。 化學漿液在泵壓、自身膨脹壓力以及微裂隙的吸滲作用下， 擠壓或滲透到巖體的裂隙中，反應固結(jié)，以固體的形式充填在裂隙中，這些充填的材料在巖體內(nèi)形成縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)狀骨架結(jié)構(gòu)。

（2）注漿固化封閉水源。 圍巖化學注漿可有效地封堵水流通道，隔離巷道工程用水及含水層的水對圍巖的軟化，避免圍巖強度因水的影響而大幅降低。 軟巖巷道圍巖注漿后，由于化學漿液的高滲透性和變形過程的非破裂性，能形成有效的隔絕層。

（3）注漿固化提高巖體強度。 注入煤巖體裂隙中的化學加固材料對裂隙面具有很高的粘結(jié)力，可以提高破裂面的靜摩擦與滑動摩擦阻力，約束固結(jié)區(qū)內(nèi)的細小裂隙的擴展，從而提高弱面抗變形性能和圍巖的整體抗變形剛度。

在注漿的基礎(chǔ)上施工全斷面錨桿索， 通過錨桿索協(xié)調(diào)加固圍巖，錨桿索在控制圍巖變形中起到了關(guān)鍵作用，可調(diào)動主次承載區(qū)（深部圍巖和淺部圍巖）自身的承載能力，對優(yōu)化調(diào)整圍巖應力場及整體支護結(jié)構(gòu)的形成起到至關(guān)重要的作用。 其加固作用機理主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）錨桿索與圍巖粘結(jié)在一起，提高了巖體的整體剛度，增強了巖體的抗變形能力，加強了巖體的整體性；2）由于錨桿的抗拉作用，當錨桿索穿越破碎巖層深入穩(wěn)定巖層時，對不穩(wěn)定巖層起懸吊作用；3）對于層狀巖層，由于錨桿索的作用，對巖層的離層產(chǎn)生一定的阻礙作用，增大了巖層的摩擦力，與錨桿本身的抗剪作用阻止巖層間產(chǎn)生相對滑動，從而將各個巖層夾緊形成組合梁，提高了巖層的承載能力；4）由于錨桿索的作用，從而形成了作用面，改變了邊界巖體的受力狀態(tài)、使其由二維受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為三維受力狀態(tài)，提高了巖體的承載能力。

3 工程實踐

3.1 工程技術(shù)條件簡介

丁集煤礦西二11-2 輔助運輸大巷位于11-2 煤底板，埋深910m，巷底有一層厚為3.66m 的砂巖，該層砂巖局部賦水，為弱承壓水，對施工有一定影響。 巷道受采動影響，圍巖松軟破碎，且巷道頂幫變形嚴重，基本處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)。

3.2 巷道支護方案及參數(shù)

根據(jù)巷道的圍巖賦存情況， 設(shè)計采用注漿加固聯(lián)合錨桿索支護方案，由于巷道變形嚴重，在進行注漿加固前先對巷道進行擴刷駕棚。 具體的方案流程為：巷道擴刷→架設(shè)U 型棚→噴漿→淺孔注漿→幫頂施工錨桿→幫頂深孔注漿→幫頂施工錨索。

1） 擴刷挑棚： 巷道擴刷斷面為： 凈寬×凈高=5400×4300mm，采用架U36 型鋼棚支護，棚距700mm；

2）幫頂錨索加固：在頂板和幫部共布置9 套高預應力單體錨索，配300×300mm 大托盤。鋼絞線規(guī)格為Φ21.8mm×6.3m，眼孔深度6.0m；每孔使用兩卷Z2380 樹脂藥卷。

3）噴漿：噴射混凝土厚度100mm，強度C20，配合比水泥：黃沙：碎石=1：2：2（重量比），水灰比為0.45:1，速凝劑為水泥質(zhì)量的3%～5%。

4）注漿：每斷面7 孔布置，排距2000mm，間距1800mm，底腳孔與水平夾角為45°，距底板間距不大于200mm，注漿管直接用水泥砂漿固管，選用新鮮的P.032.5 普通硅酸鹽水泥注漿。

3.3 應用效果分析

通過對丁集煤礦西二11-2 輔助運輸大巷開展的工程實踐，經(jīng)過礦壓觀測可得出以下采動巷道變形規(guī)律：（1）采動影響范圍外巷道變形較小， 影響范圍內(nèi)巷道變形以回采側(cè)變形、底鼓為主；（2）深部圍巖變形以2.5m 范圍內(nèi)移近為主，圍巖受采動影響裂隙極為發(fā)育；（3）側(cè)向采動影響范圍約為150m～160m，巷道圍巖變形變化持續(xù)時間長。

研究表明，巷道兩幫變形在200mm 左右，巷道圍巖收斂變形在可控范圍內(nèi)，使得試驗巷道得到良好的控制，為煤礦安全高效生產(chǎn)提供保證。 但由于在施工中未采取控底措施，導致底臌顯現(xiàn)十分嚴重，通過臥底仍能滿足需要，在以后的施工中應加強對深井采動巷道底板圍巖的控制。

[1]王悅漢，王彩根，周華強.巷道支架壁后充填技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版社，1995

[2]漆泰岳.大變形巷道錨桿與圍巖的相互作用及數(shù)值模擬[D].中國礦業(yè)大學，2001

[3]劉長武.碎脹軟巖巷道全斷面錨注加固機理與應用研究[D].中國礦業(yè)大學，1998