穆磊

淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司朱仙莊煤礦 安徽宿州 234111

深埋巷道圍巖變形現(xiàn)場實測研究

穆磊

淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司朱仙莊煤礦 安徽宿州 234111

對深埋巷道圍巖位移進(jìn)行現(xiàn)場實測，獲得了深埋巷道圍巖表面及深部的位移變化及巖石裂隙發(fā)展情況，掌握了巷道開挖后圍巖變形機(jī)理，對深埋巷道支護(hù)具有指導(dǎo)意義。

1、概述

伴隨我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對煤炭需求量也不斷增加，華東地區(qū)掀起新一輪建井、煤礦開采的高潮，但目前我國大部分煤炭資源儲藏較深，其中安徽兩淮、山東巨野等多個礦區(qū)煤礦開采深度均已達(dá)1000m以上，深部開采已是必然趨勢。隨著采煤深度的不斷增加，工程地質(zhì)條件也將也來越復(fù)雜，工程中出現(xiàn)的軟巖巷道失穩(wěn)已成為煤礦建設(shè)的一大難題，探討尋求合理支護(hù)軟巖巷道的方法已成為煤礦建設(shè)者們關(guān)注的技術(shù)難題。

2、巷道圍巖變形監(jiān)測

2.1 監(jiān)測方案

為了解軟巖巷道變形機(jī)理，防止巷道掘進(jìn)中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的拱頂下沉和底鼓、兩幫收斂，嚴(yán)重時錨桿和錨索被拉斷等現(xiàn)象，選擇在某掘進(jìn)斷面進(jìn)行巷道圍巖變形監(jiān)測，為解決巷道穩(wěn)定問題，提出合理支護(hù)方案。

巷道埋深-900m，主要穿越地層為泥巖、細(xì)砂巖，巷道自穩(wěn)能力較差。采用錨、網(wǎng)、噴和錨索聯(lián)合支護(hù)方式，其中錨桿的直徑為Φ22，長度為2.5m，間排距為800×800mm，菱形網(wǎng)格狀網(wǎng)片孔尺寸為100×100mm，混凝土噴層厚度100mm，錨索直徑17.8mm，長度6.5m，間排距為2400×2400mm。同時在巷道掘進(jìn)后適時進(jìn)行注漿，本測試巷道注漿在掘進(jìn)后25天進(jìn)行。測試選擇在巷道拱頂、左幫、右?guī)头謩e埋設(shè)多點位移計，對深部圍巖位移進(jìn)行現(xiàn)場測試，以監(jiān)測并獲得5m內(nèi)圍巖變形特性。監(jiān)測斷面尺寸及元件埋設(shè)位置見圖1所示，圖中1#～5#表示多點位移計安裝位置，每個位移計內(nèi)含6個測點，深度分別為5m、4m、3m、2m、1.5m、1m。

圖1 監(jiān)測巷道斷面尺寸及元件布置圖

2.2 監(jiān)測結(jié)果分析

由于巷道開挖初始，圍巖變形較大，所以在元件埋設(shè)初期每天都進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測，后期圍巖變形趨于穩(wěn)定，測試時間間隔也逐漸延長。通過還原現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，可以獲得距離巷道表面不同深度圍巖隨巷道掘進(jìn)時間變化曲線，如圖2～圖6所示。

從圖2～圖6可以看出，不同方位的圍巖變形規(guī)律近乎一致，圍巖位移較大，拱頂處累計達(dá)到257mm，兩幫位置較拱頂稍小，但也累計達(dá)到200mm左右。圍巖在不同深度變化不一，主要體現(xiàn)在1.5～2.0m與3.0m～4.0m之間，這兩處圍巖有較大的裂隙，均屬于破裂區(qū)。而在這兩個區(qū)域范圍之外的圍巖位移差較小，可認(rèn)為圍巖比較完整。

同時從圖2～圖6可以看出，圍巖位移變化曲線是一條連續(xù)曲線，所以可對變化曲線求導(dǎo)以獲得圍巖位移速率隨時間變化曲線，由于各方位圍巖位移變化曲線規(guī)律近乎一致，本文僅選擇1#測站圍巖位移變化進(jìn)行分析，如圖7所示。從圖中可以看出，在巷道掘進(jìn)初期10d之內(nèi)，巷道位移快速增加，達(dá)到10～20mm/d，到掘進(jìn)30天后，圍巖位移逐漸趨于穩(wěn)定，僅為0.2～0.5mm/d左右，可認(rèn)為在注漿加固下，巷道支護(hù)開始發(fā)揮作用，約束了圍巖的變形，同時改善了圍巖應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到增強(qiáng)圍巖整體強(qiáng)度的效果。

通過現(xiàn)場實測與現(xiàn)場注漿前后圍巖位移變化對比結(jié)果來看，深埋巷道支護(hù)應(yīng)采用積極主動加固形式：即以錨、網(wǎng)、噴、索和注漿加固相結(jié)合，該方式能明顯改善破裂巖體力學(xué)特性，支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性好，承載能力高，支護(hù)效果較好。

3、小結(jié)

通過對某深埋巷道圍巖位移的現(xiàn)場實測可以獲得以下結(jié)論與建議：

（1）深埋巷道圍巖存在多個破裂區(qū)，在該實測巷道，主要分布在1.5～2.0m與3.0m～4.0m之間，這兩處圍巖有較大的裂隙，建議現(xiàn)場支護(hù)時應(yīng)加以重視，以便合理地選擇錨桿與錨索的長度與型號。

（2）在巷道掘進(jìn)初期10d之內(nèi)，巷道位移快速增加，圍巖破裂區(qū)在不斷擴(kuò)展，逐漸向圍巖深部發(fā)展，建議現(xiàn)場應(yīng)在此時采取相應(yīng)支護(hù)措施對圍巖變形進(jìn)行合理控制。

（3）深埋巷道支護(hù)應(yīng)采用以錨、網(wǎng)、噴、索和注漿加固相結(jié)合的積極主動加固方式，該方式能明顯改善破裂巖體力學(xué)特性，支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性好，承載能力高，支護(hù)效果較好。

[1]何滿潮,謝和平,彭蘇萍,姜耀東.深部開采巖石力學(xué)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報.2005,24(16)

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.019

穆磊（1985~），男，安徽淮北人，

2007年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)大學(xué)，現(xiàn)為淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司朱仙莊煤礦技術(shù)科Ⅱ3采區(qū)、86采區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人，主要從事深埋軟巖巷道合理支護(hù)技術(shù)研究和圍巖變形觀測方向的研究。

深埋巷道；圍巖變形；監(jiān)測；裂隙