張 帥 李志國(guó)

(肥城礦業(yè)集團(tuán) 梁寶寺二號(hào)井籌建處，山東 嘉祥272404)

0 概況

梁寶寺二號(hào)井位于山東省巨野煤田，設(shè)計(jì)能力120 萬(wàn)t/年。主采3煤層，煤層頂板為泥巖和粉砂巖，煤層底板為泥巖、粉砂、細(xì)砂巖。開(kāi)采第一水平-1020m 水平，埋藏深，圍巖應(yīng)力高，礦壓顯現(xiàn)劇烈，巷道產(chǎn)生破壞和變形更為嚴(yán)重。根據(jù)二號(hào)井的實(shí)際情況，現(xiàn)階段巷道支護(hù)困難是制約礦井高效生產(chǎn)建設(shè)的主要問(wèn)題。因此，本礦加強(qiáng)深井高應(yīng)力巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)深井高應(yīng)力巷道圍巖的有效支護(hù)。

1 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

1.1 一次支護(hù)

現(xiàn)以?xún)?nèi)水倉(cāng)巷道支護(hù)為例進(jìn)行說(shuō)明。一次支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴方式。

（1）錨桿間排距800mm×800mm，打設(shè)底角錨桿時(shí)下傾45°，錨桿采用Φ22×2800mm 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力左旋無(wú)縱筋螺紋樹(shù)脂錨桿，錨桿外露10～40mm，使用應(yīng)力顯示讓壓管、減摩墊圈，錨桿安裝過(guò)程中要把應(yīng)力顯示讓壓管讓壓部分壓平。

（2） 金屬網(wǎng)采用Φ6.5mm 冷拔鋼筋經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為1400mm×1000mm，網(wǎng)格長(zhǎng)×寬為100mm×100mm，金屬網(wǎng)要壓茬搭接，搭接長(zhǎng)度不小于100mm，搭接兩塊網(wǎng)要用12﹟雙股鐵絲三花綁扎聯(lián)接，間距不大于200mm。

（3）錨索規(guī)格為Φ21.6×8200mm，間排距為1600mm×1600mm，使用4 支MSK2550 型樹(shù)脂錨固劑錨固，托盤(pán)規(guī)格300mm×300mm×16mm。

（4）支護(hù)完成后初噴噴砼強(qiáng)度C25，噴體厚度150mm。

1.2 二次支護(hù)

二次支護(hù)采用鋼筋梯+錨桿+注漿錨索的支護(hù)方式。

（1）錨桿間排距為1600mm×800mm，錨桿規(guī)格不變。在原支護(hù)兩排錨桿中間補(bǔ)打一排錨桿，奇數(shù)排施工的錨桿自巷道正中向右偏400mm開(kāi)始施工第一根，偶數(shù)排施工的錨桿自巷道正中向左400mm 施工第一根，后均按間距1600mm 施工其余4 根。

（2）鋼筋梯采用Φ14mm 鋼筋制作，鋼筋梯外寬80mm，每架中間焊接橫筋，每組兩道，每組間距800mm，橫筋間距100mm，鋼筋梯搭接長(zhǎng)度100mm，搭接處要在托盤(pán)下壓緊。

（3）注漿錨索在原支護(hù)兩排錨索中間開(kāi)始施工，巷道正中一根，后按間距2400mm 施工其余4 根錨索。注漿錨索型號(hào)為Φ22×6300mm，使用2 支MSK2550 樹(shù)脂藥卷錨固，錨索外露150mm～250mm，安裝完畢后要將外露部分保護(hù)好，以便以后注漿。

（4）二次支護(hù)后進(jìn)行復(fù)噴施工，復(fù)噴厚度150mm。

圖1 二次支護(hù)偶數(shù)排支護(hù)斷面圖

2 支護(hù)原理分析

這種支護(hù)方式實(shí)現(xiàn)了“三錨聯(lián)合”支護(hù)，即錨桿、錨索及注漿錨索相結(jié)合，將錨噴支護(hù)與注漿加固技術(shù)結(jié)合起來(lái)，采用注漿錨索來(lái)實(shí)現(xiàn)錨、注合一，對(duì)巷道破碎圍巖進(jìn)行主動(dòng)加固與支護(hù)，充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，實(shí)現(xiàn)積極支護(hù)[1]。

圖2 錨注加固結(jié)構(gòu)形成示意圖

其承載原理主要反映在以下幾個(gè)方面[1]：

（1）注漿和固結(jié)改善了破碎圍巖的物理和力學(xué)狀態(tài)

漿液固化后，可充填和封堵圍巖的裂隙，隔絕空氣，減輕已破碎圍巖的風(fēng)化，防止圍巖被水浸濕軟化，進(jìn)而強(qiáng)化了圍巖的自身強(qiáng)度。同時(shí)，注漿后松散破碎圍巖被膠結(jié)成整體，巖體內(nèi)聚力得到提高，從而顯著提高破裂巖體的承載能力；且噴層壁后充填密實(shí)，保證荷載均勻地作用在噴層或支架上，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中而首先破壞，使支架和噴層能提供均勻的反作用力；再則巖塊受力狀態(tài)由點(diǎn)荷載、單向荷載、極低約束力下的兩向或三向荷載作用轉(zhuǎn)化為較高約束力下的三向應(yīng)力狀態(tài)，其峰值強(qiáng)度和變形性能顯著提高。

（2）多層組合結(jié)構(gòu)的可靠性與承載能力顯著提高

注漿充填圍巖空隙和裂隙，固化后配合錨桿的錨固作用，可形成多層有效的組合結(jié)構(gòu)。且支護(hù)體內(nèi)錨桿均轉(zhuǎn)化為全長(zhǎng)錨固，它將多層結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個(gè)整體，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。且因錨注加固組合結(jié)構(gòu)厚度遠(yuǎn)大于普通錨噴支護(hù)形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)厚度，減小了作用在底板巖體上的荷載集中度，減弱了底板巖體中的應(yīng)力和塑性變形，實(shí)現(xiàn)控制巷道底臌的目的；巷道底板的穩(wěn)定，有助于兩幫的穩(wěn)定，在底板和兩幫穩(wěn)定的情況下又能保持拱頂?shù)姆€(wěn)定，從而保證巷道錨注支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)深部破裂圍巖的有效約束，發(fā)揮破裂圍巖的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

（3）錨注加固結(jié)構(gòu)的高抗力阻止了圍巖深部塑性區(qū)的發(fā)展

對(duì)新掘巷道圍巖實(shí)施注漿加固允許滯后于初次支護(hù)一定時(shí)間，使圍巖在保證巷道安全的條件下釋放變形能，而對(duì)修復(fù)巷道則要求及時(shí)進(jìn)行注漿加固，注漿加固是針對(duì)處于峰后軟化和殘余變形段的破碎巖體進(jìn)行的，此范圍內(nèi)巖體應(yīng)力狀態(tài)較低，加固后可轉(zhuǎn)化為彈性體，因此，對(duì)加固體固化后產(chǎn)生承載力是有利的。承載能力逐步提高后，其抵抗深部巖體的變形能力也逐步提高，引起加固體內(nèi)應(yīng)力提高，形成對(duì)深部圍巖的有效約束，使破裂巖體的殘余應(yīng)力逐步提高，阻止了圍巖塑性區(qū)的發(fā)展。

3 總結(jié)

錨注加固結(jié)構(gòu)具有其它支護(hù)所沒(méi)有的特性，主要體現(xiàn)在較好的整體性、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性、較高的承載力和較強(qiáng)的抗變形能力上。該技術(shù)可充分發(fā)揮錨噴、錨索和錨注各自獨(dú)特的支護(hù)作用，并使其相互補(bǔ)充和加強(qiáng)，充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，強(qiáng)化了支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和適應(yīng)性，改善了深井巷道支護(hù)現(xiàn)狀，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

［1］王振武.深井高應(yīng)力軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性分析與控制技術(shù)研究[D].山東科技大學(xué)，2012.

［2］宋宏偉.井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.