組合錨注支護(hù)在深部大斷面巷道圍巖控制中的應(yīng)用

楊軍祥

（汾西礦業(yè)正幫煤業(yè)， 山西 孝義 032300）

引言

隨著礦井生產(chǎn)能力不斷提升，回采巷道斷面呈不斷增加趨勢(shì)，深部區(qū)域開(kāi)采大斷面巷道在掘進(jìn)時(shí)遇地質(zhì)構(gòu)造、埋深大、圍巖應(yīng)力等因素綜合作用下，容易出現(xiàn)圍巖變形量大、難以控制等問(wèn)題，若采取的支護(hù)措施與現(xiàn)場(chǎng)條件、巷道斷面等不吻合，容易出現(xiàn)安全事故[1-3]。本文以山西某礦2506 大巷為工程實(shí)例，提出采用組合錨注技術(shù)對(duì)深部區(qū)域大斷面巷道圍巖變形進(jìn)行控制，以期實(shí)現(xiàn)巷道圍巖高效控制，并為后續(xù)使用安全創(chuàng)造良好條件。

1 山西某礦2506 大巷工程概況

山西某礦2506 大巷凈斷面積為23.5 m2（凈寬、凈高分別為5.6 m、4.8 m），巷道在回采的11 號(hào)煤層底板砂質(zhì)泥巖層中掘進(jìn)，埋深平均789 m。在2506大巷穿層掘進(jìn)，揭露的巖層分別為砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r、泥巖等。由于巷道埋深較大，加之圍巖應(yīng)力復(fù)雜，導(dǎo)致2506 大巷頂板、巷幫等不同程度出現(xiàn)脫皮情況，影響巷道后續(xù)安全使用。為保障巷道原有斷面并為后續(xù)安全使用創(chuàng)造良好條件，提出采用組合錨注技術(shù)控制圍巖。

2 巷道圍巖變形破壞原因分析

隨著礦井采掘深度增加，巷道圍巖受地應(yīng)力影響更趨明顯，當(dāng)巷道圍巖應(yīng)力大于支護(hù)強(qiáng)度時(shí)，圍巖會(huì)出現(xiàn)離層、底鼓以及變形量大等問(wèn)題[4-5]。根據(jù)巷道現(xiàn)場(chǎng)條件分析，巷道出現(xiàn)較大變形原因主要為高應(yīng)力、圍巖支護(hù)不合理等導(dǎo)致。

2.1 高應(yīng)力

由于2506 大巷埋深較大，圍巖應(yīng)力較高，高應(yīng)力是導(dǎo)致巷道圍巖變形、急劇破壞的主要因素。對(duì)于圍巖巖性相同巷道，在埋深較淺的區(qū)域內(nèi)圍巖變形量較小，深部區(qū)域圍巖變形破壞范圍明顯增加。在巷道掘進(jìn)時(shí)，掘進(jìn)引起的應(yīng)力也會(huì)給圍巖穩(wěn)定性帶來(lái)一定的擾動(dòng)。

2.2 支護(hù)方式

根據(jù)巷道實(shí)際情況，針對(duì)性地采取支護(hù)方式對(duì)確保圍巖穩(wěn)定具有重要影響。對(duì)巷道掘進(jìn)后圍巖變形特征分析發(fā)現(xiàn)，巷道開(kāi)挖后會(huì)導(dǎo)致淺部圍巖出現(xiàn)一定范圍的松動(dòng)圈，若圍巖支護(hù)采用的錨桿、錨索錨固端位于松動(dòng)圈范圍內(nèi)，則無(wú)法有效控制巷道圍巖變形。

為降低巷道淺部圍巖變形向深部擴(kuò)展，選擇使用合理、科學(xué)的圍巖支護(hù)參數(shù)控制巷道變形，可提高圍巖控制效果。

3 組合錨注技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)2506 大巷掘進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)條件以及類似條件下其他巷道圍巖變形特征，結(jié)合巷道圍巖支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，決定采用組合錨注（注漿錨桿+注漿錨索）方式對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)[6-8]。

3.1 組合錨注施工參數(shù)

3.1.1 注漿錨桿

在2506 大巷采用淺孔、深孔注漿相結(jié)合，對(duì)圍巖進(jìn)行加固。采用的淺孔、深孔注漿錨鉆孔孔深分別為2.0 m、3.5 m；淺孔、深孔注漿鉆孔按照交錯(cuò)式布置方式，間排距均為1600 mm。采用的注漿錨桿直徑均為20 mm，淺孔錨桿長(zhǎng)度1600 mm、深孔錨桿長(zhǎng)度為3000 mm，巷道斷面上布置9 個(gè)注漿鉆孔，具體鉆孔布置如下頁(yè)圖1 所示。

圖1 注漿錨桿布置示意圖

3.1.2 注漿錨索

注漿錨索為3 根規(guī)格均為Φ22 mm×16000 mm鋼絞線組合而成，巷道斷面上布置3 根錨索，間排距均按照3000 mm 布置。具體注漿錨索布置圖如圖2所示。

圖2 注漿錨索布置示意圖

3.1.3 注漿材料

注漿材料選用普通硅酸鹽水泥，并在漿液中添加一定量的水玻璃，水玻璃使用量為水泥添加量的3%，注漿漿液按照質(zhì)量比1∶（0.8～1）進(jìn)行配比。注漿錨桿注漿時(shí)淺孔、深孔壓力分別為2.5～3.0 MPa、3.0～5.0 MPa，錨桿注漿時(shí)確保終孔注漿壓力控制在5 MPa 以內(nèi)。淺孔注漿錨桿、深孔注漿錨桿單孔注漿量分別應(yīng)不小于0.1 t、0.2 t。

3.1.4 注漿工藝

布置的中空錨桿、中空錨索等均應(yīng)垂直巷道壁，同時(shí)錨索外漏長(zhǎng)度應(yīng)控制在500 mm 以內(nèi)。錨索注漿時(shí)，注漿壓力控制為5 MPa，注漿量應(yīng)以實(shí)際消耗量為主，為降低注漿過(guò)程中注漿漿液外溢量，將單孔注漿時(shí)間控制在15～30 min。在中空錨索注漿時(shí)選對(duì)孔口2 m 范圍內(nèi)巖體進(jìn)行加固，待孔口巖體注漿加固完成1 d 后再進(jìn)行深部注漿，期間對(duì)注漿漿液濃度、流量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)效果調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)注漿工藝。

注漿均采用型號(hào)2TGZ-60/210 注漿泵，錨桿注漿鉆孔施工采用YT-28 鑿巖機(jī)，錨索注漿鉆孔采用普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行。

3.2 圍巖控制效果分析

為考察2506 大巷組合錨注支護(hù)效果，對(duì)采用普通錨桿支護(hù)段以及組合錨注支護(hù)段圍巖變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3 所示。

圖3 圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

從圖3 中看出，采用普通錨網(wǎng)索支護(hù)工藝時(shí)，巷道頂板、底板以及兩幫整體變形量較大，而采用組合錨注支護(hù)技術(shù)后圍巖變形量得以有效控制，在監(jiān)測(cè)期間頂板、底板以及兩幫變形量分別控制在135 mm、61 mm、78 mm 以內(nèi)，同時(shí)圍巖變形基本趨于穩(wěn)定。通過(guò)分析得知，組合錨注技術(shù)可有效控制深部大斷面巷道圍巖變形，為巷道后續(xù)安全使用創(chuàng)造良好條件。

4 結(jié)論

1）山西某礦2506 大巷圍巖變形量較大的主要原因是巷道掘進(jìn)斷面大、埋深大以及圍巖支護(hù)參數(shù)不合理等因素導(dǎo)致。基于此背景，提出采用組合錨注技術(shù)對(duì)圍巖變形進(jìn)行控制，具體選擇綜合使用中空注漿錨桿、組合中空注漿錨索對(duì)圍巖進(jìn)行控制，通過(guò)使用組合錨注技術(shù)可以提高圍巖穩(wěn)定性，不僅可為錨桿、錨索提供相對(duì)穩(wěn)定的錨固端，而且可實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固。

2）依據(jù)2506 大巷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)組合錨注圍巖支護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，2506 大巷圍巖變形量較以往錨網(wǎng)索支護(hù)降低50%～70%，巷道圍巖變形量大、難以控制等問(wèn)題得到有效解決，現(xiàn)場(chǎng)取得較好的效果。