煤礦深部軟巖巷道反底拱支護(hù)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

許長(zhǎng)海

摘要：某礦+535軌道石門(mén)在掘進(jìn)期間底鼓明顯，底鼓量達(dá)900 mm/月以上。經(jīng)多次修護(hù)，仍不能滿足礦井的基本建設(shè)需要。文章分析了該礦井下巷道底鼓的基本形式及影響因素，提出了采用底板錨桿與澆灌鋼筋混凝土反底拱聯(lián)合加固技術(shù)防治破碎軟巖巷道底鼓的方法，對(duì)巷道底板澆灌反底拱前后進(jìn)行了分析對(duì)比，有效的解決了礦井深部極軟巖巷道底鼓治理難題。

關(guān)鍵詞：深部巷道；底鼓；反底拱；鋼筋混凝土；軟巖

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0026-02

1概述

據(jù)某礦近幾年的統(tǒng)計(jì)分析，在掘進(jìn)施工過(guò)程中不進(jìn)行底板加固的深部巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭褪諗康?0%都是由底鼓導(dǎo)致的，底鼓造成的巷道維修量占巷道總維修量的一半以上。巷道的底鼓問(wèn)題成為嚴(yán)重影響礦井正常生產(chǎn)和安全的重大問(wèn)題。因此，找出適用于該類型軟巖巷道的底鼓控制方法，提出合理有效的支護(hù)對(duì)策，有利于實(shí)現(xiàn)礦井巷道安全、高效、快速的施工。該礦因地制宜，在實(shí)踐中摸索和引進(jìn)新技術(shù)，結(jié)合礦井現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，提出深部極軟巖巷道反底拱支護(hù)技術(shù)方案，取得了較好的控制效果。

2工程地質(zhì)概況

礦井+535軌道石門(mén)，巷道全長(zhǎng)860 m，埋深750 m，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。巷道掘進(jìn)過(guò)程中主要揭露了細(xì)砂巖和泥巖，抗壓強(qiáng)度均在7~17 MPa。巖石主要礦物成分為粘土礦物和石英，平均含量分別為55%和44%。其中粘土礦物主要是高嶺石、伊/蒙混層和伊利石等礦物，平均含量依次為44%、40%和14%，礦物顆粒中間有較強(qiáng)的膨脹性，即遇水后顆粒水膜加厚、吸水性大、易軟化、強(qiáng)度和穩(wěn)定性差。

+535軌道石門(mén)在掘進(jìn)期間，巷道變形嚴(yán)重，具體表現(xiàn)為底鼓、兩幫收斂、肩窩下沉，拱頂噴漿體爆皮漲裂嚴(yán)重。巷道斷面平均縮小45%，軌道彎曲變形，不能通車(chē)，底板巖石泥化嚴(yán)重，給正常施工帶來(lái)極大的安全隱患。每隔15 d就要臥底、整理軌道一次，給掘進(jìn)任務(wù)的完成帶來(lái)很大難度。

3巷道底鼓原因分析

巷道內(nèi)巖石的擴(kuò)容、膨脹是引起巷道底鼓的主要原因。由于巷道所處的地質(zhì)條件、底板圍巖性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的差異，主要以膨脹型底鼓和應(yīng)力型底鼓兩種形式存在。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)底鼓情況進(jìn)行分析，+535軌道石門(mén)底鼓的主要影響因素有：

①由于巷道埋深較深，底板圍巖與水膨脹，且隨時(shí)間發(fā)生體積增大，局部有淋水的部位不斷向巷道內(nèi)鼓起。

②由于礦井在初期設(shè)計(jì)時(shí)，巷道布置過(guò)于集中，造成壓力疊加，也是造成巷道長(zhǎng)時(shí)間底鼓的主要因素。

③由于巷道底板圍巖與水軟化，整個(gè)底板圍巖強(qiáng)度降低，根據(jù)井下巷道臥底時(shí)觀察實(shí)際的破壞狀況表明，井下應(yīng)力型底鼓主要顯現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)底板底鼓。

④由于巷道未進(jìn)行底板支護(hù)，巷道拱頂和兩幫采用普通的錨網(wǎng)噴支護(hù)強(qiáng)度與深部地應(yīng)力相比太小，所以巷道收斂變形嚴(yán)重，巷道多次返修后還是處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

4.1巷道反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上情況，即在巷道底板進(jìn)行澆灌鋼筋混凝土反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。鋼筋混凝土反底拱支護(hù)斷面如圖1所示。

①反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)為雙層綁扎鋼筋網(wǎng)，垂直于巷道方向的鋼筋順?lè)吹坠敖壴苫⌒尉W(wǎng)，鋼筋網(wǎng)使用Φ22 mm@300 mm×300 mm螺紋鋼縱、橫捆扎。

②混凝土標(biāo)號(hào)C20，混凝土配比為水泥：砂子：石子=1:2:2（體積比），水泥采用標(biāo)號(hào)為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，砂子為含水率4%~6%的河沙，石子規(guī)格為10~20 mm，拌料要嚴(yán)格按配比進(jìn)行，要攪拌均勻。

③反底拱掘挖成弧形，底拱中部至設(shè)計(jì)巷道混凝土底板上水平面垂直深度952 mm。

④反底拱墊層為在巷道底板加100 mm生石灰墊層，生石灰墊層可以吸收底板水分，并使自身固化，形成有一定強(qiáng)度的隔離層。鋼筋網(wǎng)不得直接接觸巷道底板。

⑤反底拱兩幫預(yù)留剛筋可搭接多種剛性支護(hù)材料對(duì)巷道兩幫及拱頂進(jìn)行全斷面支護(hù)。

⑥為了減少巷道底板直接接觸水源，巷道底板不預(yù)留水溝，采用分段集中水管排水。

4.2施工工藝

采用人工放震動(dòng)炮、配合風(fēng)鎬、手鎬施工，采取分段掘挖、分段澆灌的方法施工，兩班掘挖一班澆灌，快速施工。

工藝過(guò)程：放炮松動(dòng)——墊實(shí)、加固軌道——出矸清理——打設(shè)底錨——綁扎鋼筋網(wǎng)——緊固錨桿——澆灌混凝土——灑水養(yǎng)護(hù)——加固巷道底腳、噴漿。

①反底拱成型。為防止掘挖的反底拱中存有淤泥、積水，在反底拱澆灌段前部設(shè)臨時(shí)水倉(cāng)，用模板將淤泥、積水隔開(kāi)，以免澆灌混凝土?xí)r混入其中，影響反底拱質(zhì)量。

②打底錨桿。從巷道底板中央依次按照間距向巷道兩幫布置。錨桿托盤(pán)壓反底拱鋼筋網(wǎng)，托盤(pán)壓不住鋼筋網(wǎng)時(shí)采用點(diǎn)焊平網(wǎng)壓實(shí)。

③綁扎鋼筋網(wǎng)。首先架設(shè)靠近底板一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋搭接長(zhǎng)度≥300 mm，兩層鋼筋網(wǎng)之間保證有200 mm的層距，鋼筋網(wǎng)綁扎采用14#鐵絲雙股捆扎。

④混凝土運(yùn)輸。澆灌混泥土采用井上按照設(shè)計(jì)配比下料，井下攪拌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)攪拌，嚴(yán)禁施工人員在井下自行配料。

⑤澆灌混凝土。澆灌時(shí)必須用模板與前面未澆灌反底拱隔開(kāi)，防止跑漿?；炷翝补鄳?yīng)隨時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗并使其均勻密實(shí)，振搗采用插入式振搗器垂直點(diǎn)振。

澆灌工作結(jié)束后，要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，7 d以內(nèi)每班灑水一次，7 d以后，每天灑水1次，持續(xù)養(yǎng)護(hù)28 d。

5應(yīng)用效果

為了了解+535軌道石門(mén)進(jìn)行澆灌鋼筋混凝土反底拱的支護(hù)效果，在試驗(yàn)巷道長(zhǎng)度100 m內(nèi)采用十字布點(diǎn)法進(jìn)行巷道位移觀測(cè)。在100 m試驗(yàn)段內(nèi)每隔20 m布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行2個(gè)月的礦壓觀測(cè)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段與未進(jìn)行反底拱加固段的巷道表面位移觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，在底鼓未治理巷道內(nèi)底鼓量為1 823 mm，兩幫移近量1 045 mm，頂板下沉量753 mm。澆灌反底拱后，底鼓量為97 mm，此數(shù)據(jù)為試驗(yàn)段巷道個(gè)測(cè)點(diǎn)平均值。從試驗(yàn)段礦壓觀測(cè)結(jié)果分析，澆灌反底拱對(duì)治理該礦區(qū)深部極軟巖巷道效果明顯，減少了巷道重復(fù)臥底、修護(hù)對(duì)巷道圍巖的再次破壞，減少了礦井基本建設(shè)費(fèi)用投資，更減少了工人在掘進(jìn)期間的勞動(dòng)強(qiáng)度。鋼筋混凝土治理軟巖巷道底鼓技術(shù)，先后在該礦集中皮帶機(jī)道、井底車(chē)場(chǎng)、主回風(fēng)石門(mén)等主要巷道共計(jì)3 100 m巷道得到應(yīng)用，且取得了良好的效果，加快了礦井建設(shè)的步伐。

6結(jié)語(yǔ)

軟巖極軟巖礦壓與圍巖控制是當(dāng)今世界地下工程中最復(fù)雜的技術(shù)難題之一。隨著礦井開(kāi)采深度的增加，生產(chǎn)礦井軟巖巷道管理困難，巷道大變形、大地壓、底鼓嚴(yán)重，難支護(hù)，陷入重復(fù)投資、多次復(fù)修的困境。鋼筋混凝土治理軟巖巷道底鼓技術(shù)，解決了該礦煤礦的生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，對(duì)國(guó)內(nèi)類似條件礦區(qū)也有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林偉立.深部軟巖巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐[J].山東煤炭科技,2008,(3).

endprint

摘要：某礦+535軌道石門(mén)在掘進(jìn)期間底鼓明顯，底鼓量達(dá)900 mm/月以上。經(jīng)多次修護(hù)，仍不能滿足礦井的基本建設(shè)需要。文章分析了該礦井下巷道底鼓的基本形式及影響因素，提出了采用底板錨桿與澆灌鋼筋混凝土反底拱聯(lián)合加固技術(shù)防治破碎軟巖巷道底鼓的方法，對(duì)巷道底板澆灌反底拱前后進(jìn)行了分析對(duì)比，有效的解決了礦井深部極軟巖巷道底鼓治理難題。

關(guān)鍵詞：深部巷道；底鼓；反底拱；鋼筋混凝土；軟巖

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0026-02

1概述

據(jù)某礦近幾年的統(tǒng)計(jì)分析，在掘進(jìn)施工過(guò)程中不進(jìn)行底板加固的深部巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭褪諗康?0%都是由底鼓導(dǎo)致的，底鼓造成的巷道維修量占巷道總維修量的一半以上。巷道的底鼓問(wèn)題成為嚴(yán)重影響礦井正常生產(chǎn)和安全的重大問(wèn)題。因此，找出適用于該類型軟巖巷道的底鼓控制方法，提出合理有效的支護(hù)對(duì)策，有利于實(shí)現(xiàn)礦井巷道安全、高效、快速的施工。該礦因地制宜，在實(shí)踐中摸索和引進(jìn)新技術(shù)，結(jié)合礦井現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，提出深部極軟巖巷道反底拱支護(hù)技術(shù)方案，取得了較好的控制效果。

2工程地質(zhì)概況

礦井+535軌道石門(mén)，巷道全長(zhǎng)860 m，埋深750 m，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。巷道掘進(jìn)過(guò)程中主要揭露了細(xì)砂巖和泥巖，抗壓強(qiáng)度均在7~17 MPa。巖石主要礦物成分為粘土礦物和石英，平均含量分別為55%和44%。其中粘土礦物主要是高嶺石、伊/蒙混層和伊利石等礦物，平均含量依次為44%、40%和14%，礦物顆粒中間有較強(qiáng)的膨脹性，即遇水后顆粒水膜加厚、吸水性大、易軟化、強(qiáng)度和穩(wěn)定性差。

+535軌道石門(mén)在掘進(jìn)期間，巷道變形嚴(yán)重，具體表現(xiàn)為底鼓、兩幫收斂、肩窩下沉，拱頂噴漿體爆皮漲裂嚴(yán)重。巷道斷面平均縮小45%，軌道彎曲變形，不能通車(chē)，底板巖石泥化嚴(yán)重，給正常施工帶來(lái)極大的安全隱患。每隔15 d就要臥底、整理軌道一次，給掘進(jìn)任務(wù)的完成帶來(lái)很大難度。

3巷道底鼓原因分析

巷道內(nèi)巖石的擴(kuò)容、膨脹是引起巷道底鼓的主要原因。由于巷道所處的地質(zhì)條件、底板圍巖性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的差異，主要以膨脹型底鼓和應(yīng)力型底鼓兩種形式存在。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)底鼓情況進(jìn)行分析，+535軌道石門(mén)底鼓的主要影響因素有：

①由于巷道埋深較深，底板圍巖與水膨脹，且隨時(shí)間發(fā)生體積增大，局部有淋水的部位不斷向巷道內(nèi)鼓起。

②由于礦井在初期設(shè)計(jì)時(shí)，巷道布置過(guò)于集中，造成壓力疊加，也是造成巷道長(zhǎng)時(shí)間底鼓的主要因素。

③由于巷道底板圍巖與水軟化，整個(gè)底板圍巖強(qiáng)度降低，根據(jù)井下巷道臥底時(shí)觀察實(shí)際的破壞狀況表明，井下應(yīng)力型底鼓主要顯現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)底板底鼓。

④由于巷道未進(jìn)行底板支護(hù)，巷道拱頂和兩幫采用普通的錨網(wǎng)噴支護(hù)強(qiáng)度與深部地應(yīng)力相比太小，所以巷道收斂變形嚴(yán)重，巷道多次返修后還是處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

4.1巷道反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上情況，即在巷道底板進(jìn)行澆灌鋼筋混凝土反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。鋼筋混凝土反底拱支護(hù)斷面如圖1所示。

①反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)為雙層綁扎鋼筋網(wǎng)，垂直于巷道方向的鋼筋順?lè)吹坠敖壴苫⌒尉W(wǎng)，鋼筋網(wǎng)使用Φ22 mm@300 mm×300 mm螺紋鋼縱、橫捆扎。

②混凝土標(biāo)號(hào)C20，混凝土配比為水泥：砂子：石子=1:2:2（體積比），水泥采用標(biāo)號(hào)為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，砂子為含水率4%~6%的河沙，石子規(guī)格為10~20 mm，拌料要嚴(yán)格按配比進(jìn)行，要攪拌均勻。

③反底拱掘挖成弧形，底拱中部至設(shè)計(jì)巷道混凝土底板上水平面垂直深度952 mm。

④反底拱墊層為在巷道底板加100 mm生石灰墊層，生石灰墊層可以吸收底板水分，并使自身固化，形成有一定強(qiáng)度的隔離層。鋼筋網(wǎng)不得直接接觸巷道底板。

⑤反底拱兩幫預(yù)留剛筋可搭接多種剛性支護(hù)材料對(duì)巷道兩幫及拱頂進(jìn)行全斷面支護(hù)。

⑥為了減少巷道底板直接接觸水源，巷道底板不預(yù)留水溝，采用分段集中水管排水。

4.2施工工藝

采用人工放震動(dòng)炮、配合風(fēng)鎬、手鎬施工，采取分段掘挖、分段澆灌的方法施工，兩班掘挖一班澆灌，快速施工。

工藝過(guò)程：放炮松動(dòng)——墊實(shí)、加固軌道——出矸清理——打設(shè)底錨——綁扎鋼筋網(wǎng)——緊固錨桿——澆灌混凝土——灑水養(yǎng)護(hù)——加固巷道底腳、噴漿。

①反底拱成型。為防止掘挖的反底拱中存有淤泥、積水，在反底拱澆灌段前部設(shè)臨時(shí)水倉(cāng)，用模板將淤泥、積水隔開(kāi)，以免澆灌混凝土?xí)r混入其中，影響反底拱質(zhì)量。

②打底錨桿。從巷道底板中央依次按照間距向巷道兩幫布置。錨桿托盤(pán)壓反底拱鋼筋網(wǎng)，托盤(pán)壓不住鋼筋網(wǎng)時(shí)采用點(diǎn)焊平網(wǎng)壓實(shí)。

③綁扎鋼筋網(wǎng)。首先架設(shè)靠近底板一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋搭接長(zhǎng)度≥300 mm，兩層鋼筋網(wǎng)之間保證有200 mm的層距，鋼筋網(wǎng)綁扎采用14#鐵絲雙股捆扎。

④混凝土運(yùn)輸。澆灌混泥土采用井上按照設(shè)計(jì)配比下料，井下攪拌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)攪拌，嚴(yán)禁施工人員在井下自行配料。

⑤澆灌混凝土。澆灌時(shí)必須用模板與前面未澆灌反底拱隔開(kāi)，防止跑漿?；炷翝补鄳?yīng)隨時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗并使其均勻密實(shí)，振搗采用插入式振搗器垂直點(diǎn)振。

澆灌工作結(jié)束后，要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，7 d以內(nèi)每班灑水一次，7 d以后，每天灑水1次，持續(xù)養(yǎng)護(hù)28 d。

5應(yīng)用效果

為了了解+535軌道石門(mén)進(jìn)行澆灌鋼筋混凝土反底拱的支護(hù)效果，在試驗(yàn)巷道長(zhǎng)度100 m內(nèi)采用十字布點(diǎn)法進(jìn)行巷道位移觀測(cè)。在100 m試驗(yàn)段內(nèi)每隔20 m布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行2個(gè)月的礦壓觀測(cè)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段與未進(jìn)行反底拱加固段的巷道表面位移觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，在底鼓未治理巷道內(nèi)底鼓量為1 823 mm，兩幫移近量1 045 mm，頂板下沉量753 mm。澆灌反底拱后，底鼓量為97 mm，此數(shù)據(jù)為試驗(yàn)段巷道個(gè)測(cè)點(diǎn)平均值。從試驗(yàn)段礦壓觀測(cè)結(jié)果分析，澆灌反底拱對(duì)治理該礦區(qū)深部極軟巖巷道效果明顯，減少了巷道重復(fù)臥底、修護(hù)對(duì)巷道圍巖的再次破壞，減少了礦井基本建設(shè)費(fèi)用投資，更減少了工人在掘進(jìn)期間的勞動(dòng)強(qiáng)度。鋼筋混凝土治理軟巖巷道底鼓技術(shù)，先后在該礦集中皮帶機(jī)道、井底車(chē)場(chǎng)、主回風(fēng)石門(mén)等主要巷道共計(jì)3 100 m巷道得到應(yīng)用，且取得了良好的效果，加快了礦井建設(shè)的步伐。

6結(jié)語(yǔ)

軟巖極軟巖礦壓與圍巖控制是當(dāng)今世界地下工程中最復(fù)雜的技術(shù)難題之一。隨著礦井開(kāi)采深度的增加，生產(chǎn)礦井軟巖巷道管理困難，巷道大變形、大地壓、底鼓嚴(yán)重，難支護(hù)，陷入重復(fù)投資、多次復(fù)修的困境。鋼筋混凝土治理軟巖巷道底鼓技術(shù)，解決了該礦煤礦的生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，對(duì)國(guó)內(nèi)類似條件礦區(qū)也有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林偉立.深部軟巖巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐[J].山東煤炭科技,2008,(3).

endprint

摘要：某礦+535軌道石門(mén)在掘進(jìn)期間底鼓明顯，底鼓量達(dá)900 mm/月以上。經(jīng)多次修護(hù)，仍不能滿足礦井的基本建設(shè)需要。文章分析了該礦井下巷道底鼓的基本形式及影響因素，提出了采用底板錨桿與澆灌鋼筋混凝土反底拱聯(lián)合加固技術(shù)防治破碎軟巖巷道底鼓的方法，對(duì)巷道底板澆灌反底拱前后進(jìn)行了分析對(duì)比，有效的解決了礦井深部極軟巖巷道底鼓治理難題。

關(guān)鍵詞：深部巷道；底鼓；反底拱；鋼筋混凝土；軟巖

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0026-02

1概述

據(jù)某礦近幾年的統(tǒng)計(jì)分析，在掘進(jìn)施工過(guò)程中不進(jìn)行底板加固的深部巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭褪諗康?0%都是由底鼓導(dǎo)致的，底鼓造成的巷道維修量占巷道總維修量的一半以上。巷道的底鼓問(wèn)題成為嚴(yán)重影響礦井正常生產(chǎn)和安全的重大問(wèn)題。因此，找出適用于該類型軟巖巷道的底鼓控制方法，提出合理有效的支護(hù)對(duì)策，有利于實(shí)現(xiàn)礦井巷道安全、高效、快速的施工。該礦因地制宜，在實(shí)踐中摸索和引進(jìn)新技術(shù)，結(jié)合礦井現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，提出深部極軟巖巷道反底拱支護(hù)技術(shù)方案，取得了較好的控制效果。

2工程地質(zhì)概況

礦井+535軌道石門(mén)，巷道全長(zhǎng)860 m，埋深750 m，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。巷道掘進(jìn)過(guò)程中主要揭露了細(xì)砂巖和泥巖，抗壓強(qiáng)度均在7~17 MPa。巖石主要礦物成分為粘土礦物和石英，平均含量分別為55%和44%。其中粘土礦物主要是高嶺石、伊/蒙混層和伊利石等礦物，平均含量依次為44%、40%和14%，礦物顆粒中間有較強(qiáng)的膨脹性，即遇水后顆粒水膜加厚、吸水性大、易軟化、強(qiáng)度和穩(wěn)定性差。

+535軌道石門(mén)在掘進(jìn)期間，巷道變形嚴(yán)重，具體表現(xiàn)為底鼓、兩幫收斂、肩窩下沉，拱頂噴漿體爆皮漲裂嚴(yán)重。巷道斷面平均縮小45%，軌道彎曲變形，不能通車(chē)，底板巖石泥化嚴(yán)重，給正常施工帶來(lái)極大的安全隱患。每隔15 d就要臥底、整理軌道一次，給掘進(jìn)任務(wù)的完成帶來(lái)很大難度。

3巷道底鼓原因分析

巷道內(nèi)巖石的擴(kuò)容、膨脹是引起巷道底鼓的主要原因。由于巷道所處的地質(zhì)條件、底板圍巖性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的差異，主要以膨脹型底鼓和應(yīng)力型底鼓兩種形式存在。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)底鼓情況進(jìn)行分析，+535軌道石門(mén)底鼓的主要影響因素有：

①由于巷道埋深較深，底板圍巖與水膨脹，且隨時(shí)間發(fā)生體積增大，局部有淋水的部位不斷向巷道內(nèi)鼓起。

②由于礦井在初期設(shè)計(jì)時(shí)，巷道布置過(guò)于集中，造成壓力疊加，也是造成巷道長(zhǎng)時(shí)間底鼓的主要因素。

③由于巷道底板圍巖與水軟化，整個(gè)底板圍巖強(qiáng)度降低，根據(jù)井下巷道臥底時(shí)觀察實(shí)際的破壞狀況表明，井下應(yīng)力型底鼓主要顯現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)底板底鼓。

④由于巷道未進(jìn)行底板支護(hù)，巷道拱頂和兩幫采用普通的錨網(wǎng)噴支護(hù)強(qiáng)度與深部地應(yīng)力相比太小，所以巷道收斂變形嚴(yán)重，巷道多次返修后還是處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

4.1巷道反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上情況，即在巷道底板進(jìn)行澆灌鋼筋混凝土反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。鋼筋混凝土反底拱支護(hù)斷面如圖1所示。

①反底拱支護(hù)設(shè)計(jì)為雙層綁扎鋼筋網(wǎng)，垂直于巷道方向的鋼筋順?lè)吹坠敖壴苫⌒尉W(wǎng)，鋼筋網(wǎng)使用Φ22 mm@300 mm×300 mm螺紋鋼縱、橫捆扎。

②混凝土標(biāo)號(hào)C20，混凝土配比為水泥：砂子：石子=1:2:2（體積比），水泥采用標(biāo)號(hào)為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，砂子為含水率4%~6%的河沙，石子規(guī)格為10~20 mm，拌料要嚴(yán)格按配比進(jìn)行，要攪拌均勻。

③反底拱掘挖成弧形，底拱中部至設(shè)計(jì)巷道混凝土底板上水平面垂直深度952 mm。

④反底拱墊層為在巷道底板加100 mm生石灰墊層，生石灰墊層可以吸收底板水分，并使自身固化，形成有一定強(qiáng)度的隔離層。鋼筋網(wǎng)不得直接接觸巷道底板。

⑤反底拱兩幫預(yù)留剛筋可搭接多種剛性支護(hù)材料對(duì)巷道兩幫及拱頂進(jìn)行全斷面支護(hù)。

⑥為了減少巷道底板直接接觸水源，巷道底板不預(yù)留水溝，采用分段集中水管排水。

4.2施工工藝

采用人工放震動(dòng)炮、配合風(fēng)鎬、手鎬施工，采取分段掘挖、分段澆灌的方法施工，兩班掘挖一班澆灌，快速施工。

工藝過(guò)程：放炮松動(dòng)——墊實(shí)、加固軌道——出矸清理——打設(shè)底錨——綁扎鋼筋網(wǎng)——緊固錨桿——澆灌混凝土——灑水養(yǎng)護(hù)——加固巷道底腳、噴漿。

①反底拱成型。為防止掘挖的反底拱中存有淤泥、積水，在反底拱澆灌段前部設(shè)臨時(shí)水倉(cāng)，用模板將淤泥、積水隔開(kāi)，以免澆灌混凝土?xí)r混入其中，影響反底拱質(zhì)量。

②打底錨桿。從巷道底板中央依次按照間距向巷道兩幫布置。錨桿托盤(pán)壓反底拱鋼筋網(wǎng)，托盤(pán)壓不住鋼筋網(wǎng)時(shí)采用點(diǎn)焊平網(wǎng)壓實(shí)。

③綁扎鋼筋網(wǎng)。首先架設(shè)靠近底板一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋搭接長(zhǎng)度≥300 mm，兩層鋼筋網(wǎng)之間保證有200 mm的層距，鋼筋網(wǎng)綁扎采用14#鐵絲雙股捆扎。

④混凝土運(yùn)輸。澆灌混泥土采用井上按照設(shè)計(jì)配比下料，井下攪拌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)攪拌，嚴(yán)禁施工人員在井下自行配料。

⑤澆灌混凝土。澆灌時(shí)必須用模板與前面未澆灌反底拱隔開(kāi)，防止跑漿?；炷翝补鄳?yīng)隨時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗并使其均勻密實(shí)，振搗采用插入式振搗器垂直點(diǎn)振。

澆灌工作結(jié)束后，要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，7 d以內(nèi)每班灑水一次，7 d以后，每天灑水1次，持續(xù)養(yǎng)護(hù)28 d。

5應(yīng)用效果

為了了解+535軌道石門(mén)進(jìn)行澆灌鋼筋混凝土反底拱的支護(hù)效果，在試驗(yàn)巷道長(zhǎng)度100 m內(nèi)采用十字布點(diǎn)法進(jìn)行巷道位移觀測(cè)。在100 m試驗(yàn)段內(nèi)每隔20 m布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行2個(gè)月的礦壓觀測(cè)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段與未進(jìn)行反底拱加固段的巷道表面位移觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，在底鼓未治理巷道內(nèi)底鼓量為1 823 mm，兩幫移近量1 045 mm，頂板下沉量753 mm。澆灌反底拱后，底鼓量為97 mm，此數(shù)據(jù)為試驗(yàn)段巷道個(gè)測(cè)點(diǎn)平均值。從試驗(yàn)段礦壓觀測(cè)結(jié)果分析，澆灌反底拱對(duì)治理該礦區(qū)深部極軟巖巷道效果明顯，減少了巷道重復(fù)臥底、修護(hù)對(duì)巷道圍巖的再次破壞，減少了礦井基本建設(shè)費(fèi)用投資，更減少了工人在掘進(jìn)期間的勞動(dòng)強(qiáng)度。鋼筋混凝土治理軟巖巷道底鼓技術(shù)，先后在該礦集中皮帶機(jī)道、井底車(chē)場(chǎng)、主回風(fēng)石門(mén)等主要巷道共計(jì)3 100 m巷道得到應(yīng)用，且取得了良好的效果，加快了礦井建設(shè)的步伐。

6結(jié)語(yǔ)

軟巖極軟巖礦壓與圍巖控制是當(dāng)今世界地下工程中最復(fù)雜的技術(shù)難題之一。隨著礦井開(kāi)采深度的增加，生產(chǎn)礦井軟巖巷道管理困難，巷道大變形、大地壓、底鼓嚴(yán)重，難支護(hù)，陷入重復(fù)投資、多次復(fù)修的困境。鋼筋混凝土治理軟巖巷道底鼓技術(shù)，解決了該礦煤礦的生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，對(duì)國(guó)內(nèi)類似條件礦區(qū)也有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林偉立.深部軟巖巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐[J].山東煤炭科技,2008,(3).

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