梁和平

（開灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，河北省唐山市，063000）

錨注復(fù)合支護(hù)技術(shù)在巷道施工過大斷層的應(yīng)用

梁和平

（開灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，河北省唐山市，063000）

針對(duì)巷道掘進(jìn)過斷層需要加強(qiáng)圍巖控制的問題，介紹了在開灤東歡坨礦－230 m水平北翼二石門掘輔助回風(fēng)巷過復(fù)雜大斷層時(shí)采用的注漿補(bǔ)強(qiáng)、強(qiáng)韌封層、構(gòu)建均質(zhì)同性的支護(hù)技術(shù)體系。

過大斷層 巷道支護(hù) 錨注支護(hù) 注漿 反底拱

東歡坨礦業(yè)公司為實(shí)現(xiàn)安全快速施工，在－230 m水平北翼二石門做一條輔助回風(fēng)巷道，從回風(fēng)石門中部為起點(diǎn)掘進(jìn)，穿越大斷層。通過科學(xué)的組織設(shè)計(jì)和精心施工，獲得成功。

1 地質(zhì)概述

東歡坨礦井田為第四系沉積覆蓋的含煤盆地，煤系地層基底為中奧陶統(tǒng)的馬家溝組巨厚石灰?guī)r，上覆第四系沖積層，基巖面控制程度高，該區(qū)域沖積層厚度為158.8 m。

該區(qū)域經(jīng)三維地震勘探，確定F2斷層為一傾向正斷層，傾角62～72°，落差為30～35 m，延伸長(zhǎng)度達(dá)690 m的大斷層，斷層穿過的層位有5＃煤層、8＃煤層和14－1＃煤層，局部切到奧灰頂界面。

該區(qū)域直接充水水源為煤系砂巖含水層，主要有5＃煤層頂板砂巖裂隙承壓含水層、12＃煤層和14＃煤層砂巖裂隙承壓含水層，隨采掘工程揭露造成礦井充水；礦井間接充水水源為第四系沖積層孔隙承壓含水層、奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層，它們是煤系直接充水含水層的間接補(bǔ)給水源。－230 m回風(fēng)巷道基巖面標(biāo)高－137 m，巷道頂板距基巖面85 m，正常情況下不受沖積層含水層影響。

2 錨注過斷層技術(shù)措施

過斷層段巷道斷面為半圓拱形，墻高1.5 m，底部為三心拱形斷面，斷面凈寬5000 mm、凈高4000 mm；掘進(jìn)荒斷面寬5600 mm、高4300 mm。在過斷層施工過程中全部采用風(fēng)鎬掘進(jìn)，減小了對(duì)斷層破碎帶的震動(dòng)破壞。斷面掘進(jìn)時(shí)采用由點(diǎn)到線，由線到面，由局部斷面到整個(gè)斷面的掘進(jìn)工藝。為方便施工和更好地固底，施工中采用臺(tái)階式施工方法，按巷道斷面分為上、下兩個(gè)臺(tái)階，先施工上部，后施工底板的反底拱部分，臺(tái)階步距為1400 mm。

2.1 超前探孔

由于是掘新巷道過斷層，為防止突水，巷道掘進(jìn)前，在巷道斷面的上、中、下部打3～5個(gè)3 m深的超前探孔，進(jìn)行探水工作。

2.2 過斷層前注漿補(bǔ)強(qiáng)

掘新巷道前，在主回風(fēng)巷和即將開工的輔助回風(fēng)巷道斷層前后30 m處，提前注漿補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用復(fù)注，每2 m打7個(gè)復(fù)注孔，其中，底角有2個(gè)，這樣就可以隨時(shí)注漿補(bǔ)強(qiáng)，有效地控制巷道圍巖變形。注漿補(bǔ)強(qiáng)采用?22 mm×2000 mm注漿錨桿，間排距為1200 mm×1200 mm。底板注漿與巷道注漿同時(shí)進(jìn)行。錨桿外露50～100 mm，每根注漿錨桿用3卷水泥藥卷，遇松動(dòng)圈較大的地段時(shí)，適當(dāng)加長(zhǎng)注漿孔的內(nèi)部裸孔長(zhǎng)度。底角注漿錨桿與底板成30°夾角。

注漿采用525＃水泥，水灰比0.7～1∶1，注漿壓力為1.5～2.5 MPa，底角注漿壓力不大于3 MPa，每孔水泥用量約3～5袋。速凝劑的摻入量為水泥用量的5%。

2.3 斷層段支護(hù)措施

過斷層段支護(hù)采用的是蜂窩高強(qiáng)密集超前注漿錨桿強(qiáng)韌封層支護(hù)體系。其實(shí)質(zhì)是通過超前布置雙層不同角度的超前注漿錨桿，對(duì)巷道圍巖進(jìn)行超前注漿封堵，再通過4個(gè)噴層形成強(qiáng)韌封層（中間布置兩層鋼絲繩形成強(qiáng)韌封層，布置3層高強(qiáng)密集錨桿），提高圍巖自身各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)，形成主動(dòng)、動(dòng)態(tài)、立體多層次的綜合支護(hù)體系。

2.3.1 超前注漿方法

圖1 斷層段巷道注漿錨桿布置斷面圖

超前注漿孔沿巷道軸線方向?qū)遣贾?。用兩組注漿錨桿進(jìn)行超前注漿，一組采用?25 mm×2600 mm注漿錨桿，角度為15°；另一組采用?25 mm×2800 mm注漿錨桿，角度為45°；超前注漿錨桿間距500 mm。這樣可以堵住斷層中的裂隙并膠結(jié)固化煤幫與頂板，提高圍巖的強(qiáng)度和整體性，超前注漿錨桿的封口在300 mm以上，斷層段超前注漿錨桿布置見圖1和圖2。

圖2 斷層段超前注漿錨桿布置剖面圖

每個(gè)施工循環(huán)進(jìn)度定為700 mm，超前注漿錨桿為1400 mm一排，即為兩個(gè)循環(huán)打一排超前注漿錨桿。另外每個(gè)循環(huán)打3～5個(gè)長(zhǎng)3000 mm的超前孔，既作為探水孔，又作為超前注漿孔。

2.3.2 強(qiáng)韌封層參數(shù)

支護(hù)過程進(jìn)行強(qiáng)韌封層，強(qiáng)韌封層施工為4個(gè)噴層，總厚度是300 mm。

（1）初噴層施工。按設(shè)計(jì)打好第一層次錨桿，錨桿采用?24 mm×2400 mm等強(qiáng)錨桿，錨桿進(jìn)行全長(zhǎng)錨固，采用4～6個(gè)樹脂藥卷，第一層次打兩排錨桿，錨桿間排距為700 mm×700 mm，掛好鋼絲繩，鋼絲繩繃緊并緊貼巷道頂部層面，鋼絲繩間距350 mm×350 mm，然后進(jìn)行一次噴漿，此為初噴層，厚度為100 mm。

（2）二噴層施工。在第一次噴層基礎(chǔ)上，打第二層次錨桿、掛鋼絲繩、噴漿。每個(gè)循環(huán)700 mm，必須進(jìn)行2個(gè)噴層后，中間打一個(gè)層次錨桿和掛繩，錨桿間排距為700 mm×700 mm，鋼絲繩間距350 mm×350 mm。此噴層為二噴層，厚度為80 mm。

（3）三噴層施工。二噴層之后繼續(xù)在此基礎(chǔ)上，打第三層次的錨桿，然后掛鋼絲繩，再鋪鋼筋網(wǎng)。錨桿間排距為700 mm×700 mm，鋼絲繩間距350 mm×350 mm，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格為120 mm×120 mm。此為三噴層，厚度為60 mm。

以上各工序構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)，以后每個(gè)循環(huán)都按照同樣的方法進(jìn)行施工，直至穿過F2斷層帶。

（4）四噴層施工。即過完斷層之后進(jìn)行的永久支護(hù)。在前三次噴層的基礎(chǔ)上打第四層次的注漿錨桿，加掛鋼筋方格網(wǎng)、注漿，進(jìn)行第四次噴漿。此即為四噴層，厚度為60 mm。

在巷道過斷層中及施工結(jié)束后半個(gè)月，要對(duì)其進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

2.4 巷道支護(hù)過斷層時(shí)注意事項(xiàng)

（1）第一次注漿是在巷道每支護(hù)5～6 m時(shí)進(jìn)行一次，在整個(gè)斷層施工結(jié)束后進(jìn)行二次注漿。

（2）底角錨桿和底板錨桿的錨頭均低于底板100 mm，因斷層帶圍巖軟弱，底板打眼極其困難，底板錨桿的注漿錨桿長(zhǎng)度在1600 mm左右。

（3）反底拱的凈拱高600 mm，毛高900 mm。分兩個(gè)層次施工，一是掘出斷面后，打超前注漿孔注漿；二是先初噴100 mm混凝土，再打錨桿掛繩、鋪網(wǎng)，再噴200 mm混凝土。

（4）鋼絲繩吊掛縱向長(zhǎng)度不少于8 m，橫向以巷道輪廓長(zhǎng)度為準(zhǔn)。鋼絲繩搭接長(zhǎng)度500 mm，并且交插搭接。

（5）在注漿壓力達(dá)到1.5 MPa的情況下，由于斷層中巖石裂隙寬度大于0.1 mm，要適當(dāng)加長(zhǎng)注漿孔的裸孔長(zhǎng)度（加大注漿孔的深度，注漿錨桿長(zhǎng)度不變），注漿擴(kuò)散半徑達(dá)2.5 m以上，因而，封閉圈達(dá)到3.5～5 m。

（6）卸壓采取人工卸壓法，本巷道卸壓槽的挖掘是人工挖掘。卸壓槽尺寸為凈寬600 mm、凈高400 mm。卸壓槽開挖在初噴、錨桿、掛繩及一層次支護(hù)完成3 d后進(jìn)行。

3 支護(hù)效果監(jiān)測(cè)

用兩個(gè)月的時(shí)間過完斷層后，繼續(xù)對(duì)圍巖變形進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)監(jiān)控，對(duì)已成型巷道采取十字布點(diǎn)法進(jìn)行了90 d監(jiān)測(cè)?？偣苍O(shè)置了5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距為10 m，觀測(cè)巷道兩幫移近量和頂板下沉量。經(jīng)60 d巷道兩幫變形量達(dá)到22 mm，以后無變化，變形逐漸趨于穩(wěn)定；經(jīng)50 d頂?shù)装逡平窟_(dá)到10 mm，以后無變化，變形趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)論

通過采取了斷層外提前支護(hù)，斷層區(qū)域高強(qiáng)錨桿、注漿、反底拱和強(qiáng)韌封層措施相結(jié)合的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了巷道的整體加固，提高了圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性，不僅使得巷道在復(fù)雜大斷層段實(shí)現(xiàn)了安全掘進(jìn)，同時(shí)為巷道服務(wù)期的安全提供了保障。

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Application of bolt－grouting support technology in tunneling going through large fault

Liang Heping
（Kailuan Group Co.，Ltd.，Tangshan，Hebei 063000，China）

Aiming at the problem of strengthening the surrounding rock control in the tunneling going through the fault，the paper introduces the supporting technology system with grouting reinforcement，toughened sealing，isotropic construction which was adopted in the auxiliary tailentry tunneling through the complex large fault in No.2 crosscut of north wing of－230 level in Donghuantuo Coal Mine of Kailuan Group.

going through large fault，roadway support，bolt－grouting support，grouting，inverted arch

TD353

A

梁和平（1954－），男，河北唐山豐潤(rùn)區(qū)人，現(xiàn)任開灤集團(tuán)技術(shù)部副主任，采煤高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事采煤技術(shù)管理工作。

（責(zé)任編輯 張毅玲）