基于軟巖巷道的支護(hù)監(jiān)測與分析

付計剛　劉巖　沈建波

摘 要：深井開采對于巷道支護(hù)要求十分嚴(yán)格，巷道支護(hù)的強度不僅是井下運輸?shù)谋ＷC而且也是保障井下人員安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。本文以山東省陽城煤礦-650m南翼大巷為研究對象，對不同類型的支護(hù)措施進(jìn)行實測數(shù)據(jù)對比。由于該大巷的支護(hù)難點是圍巖為復(fù)合軟巖，這就增加了大巷支護(hù)的難度，對其井下長期的巷道變形研究十分重要。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù) 實測數(shù)據(jù) 復(fù)合軟巖

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（c）-0068-02

隨著礦井開采逐步向深入轉(zhuǎn)移，井下復(fù)雜的巷道工程面臨諸多問題，如沖擊地壓，復(fù)雜構(gòu)造等，所以巷道支護(hù)強度監(jiān)測技術(shù)的研究尤為關(guān)鍵。我國軟巖巷道支護(hù)研究仍然處于發(fā)展階段，主要是因為大部分巷道的開挖會避開軟巖部分，實踐當(dāng)中軟巖巷道是根據(jù)本礦井實際地質(zhì)和生產(chǎn)效應(yīng)的需求來布置。國內(nèi)學(xué)者對軟巖支護(hù)的理論有軸變理論和開挖系統(tǒng)控制理論[1-2]，認(rèn)為巷道破壞是高應(yīng)力改變了巷道軸比，巷道的抗壓強度小于各種耦合應(yīng)力超過其臨界值而發(fā)生變形；聯(lián)合支護(hù)理論[3]認(rèn)為軟巖巷道的開挖不能單考慮支護(hù)強度，還應(yīng)考慮開挖順序和支護(hù)材料的選擇，用剛性材料來對抗軟巖問題；圍巖松動圈理論[4-5]理論認(rèn)為，強度很高的圍巖巷道其松動圈接近零，相反強度越低圍巖巷道的松動圈越大，彈塑性變形越厲害，支護(hù)難度越大等。巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展是巷道支護(hù)監(jiān)測的基礎(chǔ)，只有在可行性和可操作性高的巷道支護(hù)的保證下，才有必要進(jìn)一步對其支護(hù)的強度進(jìn)行監(jiān)測與結(jié)果的分析。

1 -650南翼大巷概況

-650水平南翼大巷，包括回風(fēng)大巷，皮帶大巷和軌道大巷，埋深約為700～800m，三條大巷均穿過多條斷層，所處地段的巖體為單斜構(gòu)造，巖層傾角為20°～30°，平均為25°。地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜。大巷的圍巖為軟巖，主要由泥巖，中砂巖，細(xì)砂巖和粉砂巖組成，其抗壓強度很低，蠕變性很大，并且大巷的圍巖是復(fù)合軟巖大大增加了整體的支護(hù)難度。

2 巷道支護(hù)監(jiān)測

2.1 監(jiān)測原理和方法

本工程實踐用到的主要監(jiān)測原理是：進(jìn)行井下巷道現(xiàn)場量測獲得對于巖體系統(tǒng)穩(wěn)定性和支護(hù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，以測得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過力學(xué)運算和計算機反演來確定支護(hù)系統(tǒng)的可靠性和施工對策。

主要的方法是，監(jiān)控設(shè)計內(nèi)容由現(xiàn)場量測、量測數(shù)據(jù)處理及量測數(shù)據(jù)反饋三方面組成。其中現(xiàn)場量測包括的內(nèi)容有，量測項目、量測手段、量測方法和測點布置。

2.2 現(xiàn)在量測的目的

現(xiàn)場量測是對巷道支護(hù)系統(tǒng)分析的重要環(huán)節(jié)，其數(shù)據(jù)的可靠程度和多少直接影響分析結(jié)果的真實性?，F(xiàn)場量測的意義有：（1）為監(jiān)控設(shè)計提供依據(jù)和信息。井下工程是埋入地層中的結(jié)構(gòu)物，而地層巖體的變化往往又千差萬別，因此僅僅靠事前的露頭調(diào)查及有限的鉆孔來預(yù)測其動向，常常不能充分反映巖體的產(chǎn)狀和性狀。（2）提前預(yù)防險情指導(dǎo)正確施工。邊施工邊監(jiān)測，通過工人經(jīng)驗和實時觀察來反饋信息，達(dá)到預(yù)報施工的安全程度的目的是一種常用的方法。對于軟巖結(jié)構(gòu)的巖體有很大的流變性和蠕變性，不確定因素增多，單靠經(jīng)驗類比的方法誤差太大，所以必須以現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)為依據(jù)，正確的反演系統(tǒng)的可能發(fā)展，才能提前預(yù)防，保證安全開采。（3）為后續(xù)施工提供了經(jīng)驗和參考。

3 實測數(shù)據(jù)分析

3.1 原掘大巷分析

主要對原掘大巷錨網(wǎng)支護(hù)和注漿加固后巷道圍巖變形情況進(jìn)行對比分析。

從圖1、圖2可以看出巷道未注漿時，頂板下沉達(dá)到60cm左右，兩幫移近量達(dá)到80～140cm左右，可見巷道變形破壞之嚴(yán)重，無法滿足正常運營；注漿后，巷道在15～20d時基本穩(wěn)定，頂板下沉量在10～200mm左右，兩幫移近量達(dá)到10～25mm左右，巷道達(dá)到穩(wěn)定，可保障安全工作。

從圖3、圖4可以看出巷道未注漿時，底板底鼓量達(dá)到400～600mm左右，根據(jù)實測最大可達(dá)800mm，可見巷道底板底鼓之嚴(yán)重；注漿（反底拱）后，巷道在20～30d時基本穩(wěn)定，底板底鼓量基本在5～15mm左右，巷道達(dá)到穩(wěn)定。

3.2 新掘大巷分析

對新掘段巷道采用一次錨注支護(hù)后進(jìn)行為期一個多月的跟蹤變形監(jiān)測，由圖5、圖6可以得知：新掘巷道底鼓量最大為20mm（其中左1m測點噴灰后變化較大）；頂板下沉量最大值為25mm，且因為監(jiān)測誤差在20mm波動；兩幫移近量最大值不足10mm。該支護(hù)方式對軟巖巷道的變形效果明顯，巷道總體穩(wěn)定，無大變形。

3.3 巷道頂板監(jiān)測分析

巷道頂板深部圍巖較穩(wěn)定，未出現(xiàn)較大離層現(xiàn)象，頂板離層已趨于平穩(wěn)，離層最大值為6mm；巷道左幫離層值大部分為負(fù)值，原因可能是該處多點位移計安裝出現(xiàn)問題；巷道右?guī)驮诒O(jiān)測初期有離層出現(xiàn)，但是10d后離層趨于穩(wěn)定，最大離層值為23mm。因此可知，巷道圍巖在支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用下基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

軟巖巷道支護(hù)的可靠性直接影響礦井的安全開采，通過不同的支護(hù)方式來應(yīng)對不同功能的巷道，以現(xiàn)場量測為主要監(jiān)測方法來確定巷道的強度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)運行狀態(tài)，監(jiān)測分析既是對該特殊復(fù)合軟巖巷道的研究方法也為更好的研究復(fù)合軟巖這一難題提供了可靠的數(shù)據(jù)；從巷道錨注與非錨注圍巖位移曲線可以看出，非錨注段巷道的頂板、底板和兩幫變形破壞嚴(yán)重，圍巖位移明顯大于錨注段，巷道錨注后巷道的頂板、底板和兩幫變形微小，并很快達(dá)到了穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 李紹春，李仲輝，李首和.錨噴與錨注支護(hù)技術(shù)在采區(qū)煤倉施工中的應(yīng)用[J].礦山壓力與頂板管理，2003（2）：13-15.

[2] 賈安立，李國富，張旭.錨注改性增強技術(shù)研究與應(yīng)用[J].礦山壓力與頂板管理，2003（3）：22-23.

[3] 林登閣，宋克志.跨采軟巖巷道錨注支護(hù)試驗研究[J].巖土力學(xué)，2002（23）：238-241.

[4] 楊群林，吳茂勝.二次錨網(wǎng)噴加錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J].山東煤炭科技，2003（4）：10-11.

[5] 趙慶彪，劉長武.軟巖巷道錨注加固系統(tǒng)的“網(wǎng)絡(luò)”效應(yīng)[J].金屬礦山，2003（12）：21-23.