聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在高埋深大斷面巖巷中的應(yīng)用

呂冬超 張鵬

摘 要：新鄉(xiāng)能源有限公司趙固二礦底板措施巷及其周邊的膠帶運(yùn)輸大巷均處在復(fù)雜的高埋深高應(yīng)力環(huán)境中，圍巖強(qiáng)度差，采用錨網(wǎng)索+36U鋼棚支護(hù)難以控制圍巖的變形。采用工程類(lèi)比方法，提出對(duì)底板措施巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，即錨網(wǎng)索一次支護(hù)，緊跟迎頭36U鋼棚二次支護(hù)并噴砼封閉圍巖，滯后對(duì)圍巖進(jìn)行注漿。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，支護(hù)后90d，圍巖兩幫收縮最大變形不超過(guò)50mm，變形速率接近0，減少了礦井巷道的失修率，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：高埋深；大斷面；聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2017）03-0092-02

Abstract： The floor measures roadway and its surrounding belt conveyor roadway of Zhaogu No.2 coal mine of Xinxiang energy Co. Ltd. are in complex high depth and high stress environment， the strength of surrounding rock is poor， it is difficult to control the deformation of surrounding rock by using anchor wire rope +36 U steel shed support. Based on the engineering analogy method， this paper put forward the combined support technology of the floor measures roadway， namely a supporting anchor wire rope， followed head-on 36 U steel shed supporting and secondary spray concrete closed rock， lag of surrounding rock grouting. Field practice proved that support after 90 days， the biggest contraction deformation of the two sides of surrounding rock was less than 50 mm， the deformation rate was close to zero， reduced the rate of disrepair of mine roadway and achieved good effect.

Keywords： high depth；large section；combined support technology

隨著開(kāi)采深度的不斷增加，礦壓現(xiàn)象逐漸明顯。尤其在大斷面巖巷掘進(jìn)中，由于斷面大，相應(yīng)壓力更加明顯，給巷道支護(hù)帶來(lái)了很大的困難，同時(shí)制約了掘進(jìn)速度，也提高了成本[1]。因此，采用先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)控制高埋深大斷面巖巷圍巖穩(wěn)定的重要手段。

1 工程概況

以河南能源化工集團(tuán)焦作煤業(yè)（集團(tuán)）新鄉(xiāng)能源有限公司趙固二礦底板措施巷為例，底板措施巷掘進(jìn)地層位于二疊系下統(tǒng)山西組下部砂質(zhì)泥巖、泥巖層段。經(jīng)已掘巷道和鉆探工程揭露此巷道隔水層薄弱，頂?shù)装遢^破碎，而且受地壓、地質(zhì)條件影響，易發(fā)生頂板下沉、底板鼓起、兩幫擠出等現(xiàn)象。底板措施巷為直墻半圓拱型，掘進(jìn)巷寬5 320mm，掘進(jìn)巷高4 210mm，掘進(jìn)面積為19.36m2。

2 圍巖失穩(wěn)機(jī)理及控制技術(shù)

巷道圍巖的穩(wěn)定取決于地質(zhì)力學(xué)環(huán)境、圍巖強(qiáng)度及巷道支護(hù)方法等[2]，根據(jù)上述分析，認(rèn)為底板措施巷變形破壞機(jī)理如下。

2.1 圍巖整體性差

底板措施巷圍巖多為泥巖、砂質(zhì)泥巖，從膠帶運(yùn)輸大巷已掘巷道和探孔巖性看，主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖類(lèi)組成，整體性差，易于風(fēng)化，裂隙發(fā)育，圍巖破碎，自穩(wěn)能力差。受水的影響大，經(jīng)水作用后，圍巖膨脹，強(qiáng)度急劇降低，失去了承載能力。

2.2 圍巖流變性強(qiáng)

底板措施巷圍巖多為軟弱的泥巖、砂質(zhì)泥巖，在高應(yīng)力作用下，會(huì)以較大的速率發(fā)生變形；膠帶運(yùn)輸大巷的變形監(jiān)測(cè)也說(shuō)明了這一點(diǎn)，支護(hù)后150d兩幫變形達(dá)到564mm，頂?shù)装遄冃芜_(dá)到461mm，變形速率為3.4mm/d，進(jìn)入變形加速階段。

2.3 原支護(hù)系統(tǒng)強(qiáng)度低

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察，膠帶運(yùn)輸大巷雖然采用高強(qiáng)度錨桿及錨索，但巷道圍巖可錨性差，圍巖表面在未進(jìn)行噴漿、架棚支護(hù)之前多已經(jīng)風(fēng)化，造成錨桿、錨索作用失效。

2.4 施工工藝有待改進(jìn)

膠帶運(yùn)輸大巷采用二次支護(hù)，由于圍巖物理力學(xué)性能較差，在下一工序之前，表層圍巖即開(kāi)始風(fēng)化，造成一次支護(hù)失效，二次U鋼棚支護(hù)變形較大。

根據(jù)上述分析，圍巖破碎、巖性差、圍巖流變及支護(hù)方法不合理是膠帶運(yùn)輸大巷變形破壞嚴(yán)重的主要因素。

3 支護(hù)方案

3.1 膠帶運(yùn)輸大巷支護(hù)方案

3.1.1 一次支護(hù)采用錨網(wǎng)索支護(hù)。錨桿規(guī)格為φ20mm×3 200mm，間排距800mm×800mm，錨固長(zhǎng)度不小于1 000mm。錨桿錨固力不低于100kN，錨桿螺帽扭矩力不小于150N·m。

錨索規(guī)格為φ21.6mm×6 250mm，錨索間排距1 600mm×800mm，按“五二五”方式進(jìn)行布置，即第1排打設(shè)5根錨索，第2排打設(shè)2根錨索，錨索排距為800mm，依次交替前進(jìn)。錨固長(zhǎng)度不小于2 000mm，錨索預(yù)應(yīng)力不小于150kN，油泵壓力表讀數(shù)必須達(dá)到38.5MPa。

3.1.2 二次支護(hù)采用36U鋼棚+噴砼支護(hù)。36U鋼棚全寬4 780mm，全高4 750mm，支護(hù)后寬×高=4 500mm×3 620mm，架設(shè)單棚，間距為中對(duì)中500mm，底拱下鋪設(shè)金屬網(wǎng)，噴砼厚度140mm，強(qiáng)度為C25。

3.2 底板措施巷支護(hù)方案

如圖1所示，在膠帶運(yùn)輸大巷支護(hù)方案的基礎(chǔ)上，增加壁后注漿施工工藝。二次支護(hù)圍巖經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變形與卸壓后，對(duì)注漿孔進(jìn)行封孔與注漿。

注漿使用φ32mm×2 000mm的注漿管進(jìn)行注漿。注漿孔規(guī)格為φ42mm×2 500mm，間排距1.8m×1.8m，底腳注漿管距離底板不大于400mm，每排布置5個(gè)孔。注漿孔角度為兩底角下扎30°～45°，其余與巖面角度不小于75°。注漿管外露長(zhǎng)度不大于50mm。

注漿材料采用PO32.5普通硅酸鹽水泥配制而成，水灰比為0.6～0.8（質(zhì)量比），注漿壓力到3～4Mpa即可。注漿設(shè)備為QBZ-50型風(fēng)動(dòng)注漿泵。

4 支護(hù)效果檢驗(yàn)

檢驗(yàn)方法采用十字交叉法礦壓觀測(cè)，觀測(cè)底板措施巷長(zhǎng)約40m，分別布置3個(gè)圍巖移近量測(cè)點(diǎn)，間距10m。礦壓觀測(cè)結(jié)果如下：進(jìn)行3個(gè)月的礦壓觀測(cè)，以測(cè)點(diǎn)1為例，觀測(cè)結(jié)果趨勢(shì)圖如圖2所示。

從巷道圍巖移近量～時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)可以看出：底板措施巷初期變形量較大，經(jīng)過(guò)40d后，圍巖基本穩(wěn)定；60d后變形速率趨于0；3個(gè)月后兩幫移近量，第一測(cè)點(diǎn)45mm，第二測(cè)點(diǎn)43mm，第三測(cè)點(diǎn)39mm；頂?shù)装逡平?，第一測(cè)點(diǎn)47mm，第二測(cè)點(diǎn)43mm，第三測(cè)點(diǎn)46mm。

5 結(jié)論

①?lài)鷰r破碎、巖性差、圍巖流變及支護(hù)方法不合理是巷道圍巖變形破壞嚴(yán)重的主要因素。

②采用“錨網(wǎng)索一次支護(hù)、36U鋼棚+噴砼+壁后注漿二次支護(hù)”技術(shù)，能夠使巷道圍巖強(qiáng)度和承載能力得到顯著提高，巷道變形量明顯減少，是一種非常好的主動(dòng)支護(hù)形式，可以較好地解決高埋深軟巖巷道的支護(hù)問(wèn)題。

③現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)表明，所采用的支護(hù)方案取得了較好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚艷斌.錨網(wǎng)索噴支護(hù)在深部大斷面巖巷施工中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2009（5）：71-72.

[2]常建新，張雙全.復(fù)雜應(yīng)力區(qū)大斷面硐室圍巖流變控制技術(shù)研究[J].中州煤炭，2016（3）：60-62，65.