高地壓復(fù)雜條件軟巖巷道“錨錨索噴注”加固技術(shù)應(yīng)用

摘 要：為解決高地壓、特殊地段復(fù)雜條件下巷道變形量大，維護(hù)量大，掘進(jìn)單進(jìn)底等技術(shù)難題，提高單進(jìn)及支護(hù)強(qiáng)度，主要包括一次支護(hù)、二次支護(hù)強(qiáng)化，圍巖承載能力強(qiáng)化，注漿加固等方面，通過現(xiàn)場對(duì)比杜絕了巷修工作量，提高了掘進(jìn)單進(jìn)，形成了“錨錨索噴注”復(fù)合支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了安全技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：高地壓 特殊地段 ；支護(hù)強(qiáng)度； 破碎軟巖

0 引言：

隨著礦山開采逐部向深部延伸，地質(zhì)條件的日益復(fù)雜，高地壓軟巖工作面也在不斷增加，地壓大、變形大、難支護(hù)的問題成為制約礦區(qū)發(fā)展和礦井安全技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的主要因素，尤其是軟巖巷道支護(hù)歷來是巷道支護(hù)中的難題。為解決這一難題，朱仙莊煤礦在Ⅱ1057底板抽排巷采取“錨錨索噴注”支護(hù)方案。提高了支護(hù)強(qiáng)度，有效地控制了圍巖變形，取得了良好的技術(shù)效果。

1 巷道工程概況

1）Ⅱ1057底板抽排巷為Ⅱ1057綜采工作面10煤層瓦斯治理工程，巷道層位在10煤和一灰之間，底板標(biāo)高為-679.7m⊥～-630.0m⊥，巷道采用EBZ318型掘進(jìn)機(jī)截割破巖，巷道910～1295m范圍（D13～中20點(diǎn)前80m）受Ⅱ1057F1、GF12兩條斷層對(duì)掘進(jìn)影響較大，頂板較為破損，地壓顯現(xiàn)較為明顯。

2）Ⅱ1057底板抽排巷設(shè)計(jì)全長1147.81m（平），于2017年1月4日撥門施工，巷道斷面為直墻半圓拱形，斷面規(guī)格為4.6×3.5m，巷道D13～中20點(diǎn)前144m，共計(jì)440m；頂板采用“錨錨索噴注”支護(hù)方式。

2 礦壓顯現(xiàn)原因分析

1）Ⅱ1057底抽巷GF101 ∠ 65° H=0～25m，Ⅱ1057底抽巷GF12∠ 60° H=0～5m；巷道施工過程中因巖石層理發(fā)育較明顯，巖性以軟巖為主，地壓顯現(xiàn)比較劇烈，主要表現(xiàn)在圍巖的自穩(wěn)時(shí)間短、來壓快、圍巖變形量大、速度快、持續(xù)時(shí)間長、四周來壓、底鼓明顯、遇水膨脹、變形加劇。

2）頂板多為淋水，10煤厚2.1～3.6m。巷道過斷層及近距離巖巷掘進(jìn)，頂?shù)装鍨槟鄮r，頂板泥巖抗壓強(qiáng)度平均為6.1MPa，底板泥巖抗壓強(qiáng)度平均為5.5MPa，造成巷道受應(yīng)力影響變形量大。

3 巷道加固方案

1）原巷道支護(hù)方案：原巷道采取錨噴支護(hù)方式，錨桿距中往兩幫均勻布置，一排13根；錨桿規(guī)格GM22/2800-490型高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，每根錨桿配2根Z2550型樹脂錨固劑，錨桿間排距800×800mm；

全斷面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)規(guī)格2500×1000mm，鋼筋網(wǎng)采用φ=6mm鋼筋加工，網(wǎng)格100×100mm。

2）巷道加固支護(hù)方案：

⑴“錨錨索噴注”支護(hù)方式，二次支護(hù)頂板錨桿分巷中400mm往兩側(cè)均勻布置，一排10根；錨桿規(guī)格GM22/3000-490型高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨桿由每眼配兩卷樹脂錨固劑變更為每個(gè)錨桿使用1根K2550和2根Z2550型樹脂藥卷錨固，錨桿間排距800×800mm；配合鋼筋網(wǎng)、M型鋼帶進(jìn)行護(hù)表，M型鋼帶沿巷道施工方向布置，與一次支護(hù)間隔布置，起到改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的作用，有效控制圍巖的早期變形。金屬網(wǎng)能增加防止收縮而產(chǎn)生裂隙，抵抗震動(dòng)，使混凝土應(yīng)力均勻分布，避免局部應(yīng)力集中，發(fā)揮金屬網(wǎng)在噴層混凝土中的骨架作用，提高噴射混凝土支護(hù)能力。

⑵優(yōu)化噴漿方案：頂板巖石破碎期間，迎頭截割施工后先噴漿封閉圍巖，初噴厚度20～30mm，20分鐘后再掛網(wǎng)，將鋼筋網(wǎng)置于外層，網(wǎng)外再復(fù)噴20～30mm作為保護(hù)層，使金屬網(wǎng)位于整個(gè)噴體的中部偏外層，這樣噴體形成鋼筋混凝土包圍結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮金屬網(wǎng)在噴層混凝土中的骨架作用，最大限度地提高噴射混凝土支護(hù)能力。另外平巖面，便于打錨桿時(shí)錨桿托板緊貼巖面，保證錨桿安裝質(zhì)量。

⑶注漿加固方案：巷道施工期間采用長短孔結(jié)合方式注漿加固，巷道四周形成圍巖加固圈，提高巷道整體抗壓強(qiáng)度。一次支護(hù)噴漿前全斷面一排布置7根注漿錨桿，注漿錨桿距巷中往兩幫均勻布置，注漿錨桿采用礦自制2.5m長中空注漿錨桿，注漿錨桿間排距：1600×1600mm。注漿錨桿滯后迎頭30～50m進(jìn)行注漿，注漿錨桿注漿壓力不小于3Mpa；巷道一排布置3根注漿錨索，注漿錨索采用φ25×6300mm中空注漿錨索，間、排距：2000×3000mm。注漿錨索滯后注漿區(qū)域10～20m施工并及時(shí)注漿，注漿錨索注漿壓力不小于5Mpa。

4 錨注加固承載原理

1）注漿加固后，改善了松軟巖層的物理和力學(xué)狀態(tài)。注漿固化后，不僅充填和封堵圍巖的裂隙，同時(shí)松軟圍巖被膠結(jié)成整體，提高了松軟巖體的承載能力；可較好的適應(yīng)高應(yīng)力及特殊地段巷道的支護(hù)需求。

2）多層組合拱結(jié)構(gòu)的可靠性與承載能力顯著提高。注漿充填圍巖的裂隙，可形成多層有效組合拱結(jié)構(gòu)，共同承載，擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。因此錨注結(jié)構(gòu)形成的組合拱厚度遠(yuǎn)大于單一支護(hù)形成的壓力拱，減小了作用在巷道圍巖中應(yīng)力和塑性變形，實(shí)現(xiàn)了控制巷道變形的目的，從而保證巷道整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)松軟圍巖的有效約束，發(fā)揮松軟、破碎圍巖的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。因此“錨錨索噴注”支護(hù)方案具有特有的支護(hù)特性，主要體現(xiàn)在具有較好的整體性、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性及較高的承載能力和較強(qiáng)的讓壓與抗變形能力上。

5 結(jié)論

1）針對(duì)特殊地段及復(fù)雜地質(zhì)條件下，不穩(wěn)定巷道圍巖，應(yīng)從結(jié)構(gòu)性、有效性和時(shí)效性出發(fā)，綜合運(yùn)用“錨錨索噴注”支護(hù)技術(shù)，整體讓抗壓支護(hù)技術(shù)、圍巖加固技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道圍巖變形的有效控制。

2）特殊地段經(jīng)注漿加固后，其力學(xué)性能明顯提高，圍巖變形速度日趨平緩，即達(dá)到穩(wěn)定支護(hù)；巷道水平收斂量速度小于0.05mm/d，垂直收斂量速度小于0.05mm/d；表現(xiàn)出較高的整體承載和抗變形能力，適應(yīng)深部高應(yīng)力和復(fù)雜工程與地質(zhì)條件的要求；沒有進(jìn)行錨注加固的巷道，其變形量較大，且炸皮、放線，掉漿皮，底鼓等現(xiàn)象較為突出。

3）“錨錨索噴注”支護(hù)技術(shù)在高應(yīng)力和特殊地段軟巖巷道加固方案選取合理，施工工藝簡單，有效控制了巷道變形，避免了施工隊(duì)伍對(duì)后路進(jìn)行反復(fù)修，提高掘進(jìn)單進(jìn)，具有一定的安全經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用前景。

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作者簡介：

葉茂林（1979.01-），男，漢族，安徽懷遠(yuǎn)人，本科，助理工程師，主要從事煤礦技術(shù)管理工作。