孫長海

摘要：在改革開放的新時期，我國的國民經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，文章通過分析深部巷道在高地應(yīng)力作用下的破壞情況，結(jié)合高應(yīng)力圍巖巷道的變形特征和破壞機理分析，采用全長錨固、復(fù)合網(wǎng)和注漿錨索加強兩幫支護的高應(yīng)力環(huán)境下巷道修復(fù)方式，降低了巷道變形的情況，并延長巷道維修周期，進一步改善并優(yōu)化了深部高應(yīng)力圍巖巷道維修支護技術(shù)。

關(guān)鍵詞：深部高應(yīng)力；巷道維修；注漿錨索

引言

隨著淺部資源枯竭，煤礦采場布置逐漸向深部轉(zhuǎn)移，隨之而來的深部高地應(yīng)力對巷道的破壞情況日益嚴(yán)重，巷道受力后巖體破碎，使修護工作更是難上加難。重新掘進巷道在時間和空間上都會制約礦井的發(fā)展，研究高應(yīng)力環(huán)境下巷道修復(fù)的合理支護方式變得尤為重要。某礦-817mC13底板巷位于該礦井-820水平，由于埋深較大巷道壓力顯著，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，巷道圍巖為砂質(zhì)泥巖，巷道兩幫變形及底鼓最為嚴(yán)重，局部臥底量超過0.9m，巷道使用面積變小，甚至還導(dǎo)致巷道無法使用，部分巷道經(jīng)過返修，但破壞仍較嚴(yán)重，影響礦井生產(chǎn)和安全。為了更好地對巷道進行維修，通過摸清巷道圍巖變形特征及變形力學(xué)機制，采取有針對性的支護方法。

一、巷道變形破壞特點及原因分析

（一）巷道破壞現(xiàn)象及特點

通過對巷道現(xiàn)場的實際考察及測試，發(fā)現(xiàn)巷道變形破壞有以下幾個特點：在一次支護巷道中，未對不同的巖層進行綜合分析，均采用錨網(wǎng)噴支護方式，達不到巷道支護要求，而出現(xiàn)變形和破壞的程度不同；部分地段頂板有淋水現(xiàn)象，由于受巷道圍巖中水的影響，局部變形破壞更嚴(yán)重；變形破壞后的巷道圍巖，其主要特征是軟弱、松散和破碎，加上軟化和泥化現(xiàn)象顯著，巖體傾向反轉(zhuǎn)，頂板圍巖呈現(xiàn)倒人字形破壞，承載能力極低，從而加劇了巷道后期的變形破壞。

（二）巷道破壞失穩(wěn)原因分析

通過分析巷道破壞特點，綜合物理模擬和數(shù)值模擬結(jié)果，深部高應(yīng)力軟巖巷道失穩(wěn)的原因和機理為：深部地應(yīng)力大而且應(yīng)力場分布復(fù)雜，這是影響巷道穩(wěn)定性的最重要因素。當(dāng)開挖引起的應(yīng)力集中導(dǎo)致圍巖破裂時，圍巖破裂是釋放應(yīng)力的過程，同時導(dǎo)致高集中應(yīng)力往圍巖深部轉(zhuǎn)移，進一步導(dǎo)致深部圍巖的破裂，當(dāng)深部圍巖的承載力大于應(yīng)力時破裂才停止；深部巷道圍巖的軟巖特性十分明顯，除一部分圍巖本身強度低，呈現(xiàn)軟巖特性外，堅硬的巖石也會呈現(xiàn)明顯的軟化和弱化現(xiàn)象，圍巖條件極破碎，強膨脹，受流變時間效應(yīng)的影響，呈現(xiàn)大變形特性；支護時機不恰當(dāng)、支護形式及參數(shù)不合理等也是導(dǎo)致深部高應(yīng)力軟巖巷道失穩(wěn)的關(guān)鍵原因。針對平煤股份五礦己三下延軌道下山底板這一關(guān)鍵部位，建議采用錨注的方式進行加固，防止嚴(yán)重底鼓的發(fā)生。

（三）施工關(guān)鍵技術(shù)

1.錨桿施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）嚴(yán)格控制錨桿孔的排距、角度和深度。（2）錨桿孔成孔后，用壓風(fēng)吹洗眼底，在安裝前，使樹脂錨固劑的錨固效果及錨桿的錨固力得到保證。（3）錨桿安裝時，按照施工工藝要求，用錨桿體將樹脂送到眼底后，起動錨桿鉆機，樹脂藥卷得到攪拌，送至眼底后，停鉆機，等待約20s，卸下鉆機，錨桿安裝完成。（4）為了保證錨桿初錨力，錨桿安設(shè)時的安裝扭矩不能低于150N·m，每班質(zhì)檢員應(yīng)采用扭矩扳手進行抽查，不合格的一定要重新擰緊。

2.錨注施工

（1）為保證注漿時不出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，必須進行噴漿，可封閉巷道圍巖的表面裂隙。（2）噴漿時，須控制好噴層的質(zhì)量，既要將圍巖封閉好，又要保證注漿錨桿孔口的外露長度。（3）注漿時，注漿工站在注漿錨桿的側(cè)面1m以外，以防錨桿孔噴漿傷人。注漿壓力一般不大于2.0MPa，超壓時，處理要及時，避免發(fā)生設(shè)施損壞甚至傷人等事故。（4）底板注漿時，要注意觀察注漿孔周圍漿液的滲漏和擴散情況，當(dāng)巷道的底板周圍出現(xiàn)大量漏漿情況時，可以暫停注漿，再對其余注漿孔實施注漿作業(yè)。（5）根據(jù)巷道實際注漿情況的變化，及時開、停注漿泵，并時刻注意觀察注漿泵的注漿壓力，以免發(fā)生管路堵塞及崩管等現(xiàn)象。

二、支護技術(shù)優(yōu)化

針對某礦-817mC13底板巷修復(fù)的支護優(yōu)化措施，其一分析錨桿鉆機的鉆孔情況，觀察到鉆進速度正常，在鉆孔之后也并未出現(xiàn)塌孔狀況，證實巖層能夠進行正常的錨固；巖石相對來說較為松軟，通過對打孔時排出的沖孔水的顏色進行初步判斷后，能夠?qū)﹀^固的強度進行有效預(yù)測。其二，觀察已經(jīng)過擴修的巷道，能夠看到在頂板上有較多的錨桿和錨索。在巷道圍巖嚴(yán)重變形的情況下，錨桿和錨索并沒有出現(xiàn)一些不良情況，不僅不會由于巖層膨脹的拉伸作用產(chǎn)生斷絲、斷錨，也沒有產(chǎn)生彎折。因此，對巷道支護可采取以下技術(shù)方式進行優(yōu)化：1）全長錨固取代端錨。端錨的錨桿自由段幾乎不會出現(xiàn)徑向約束效應(yīng)，在巖層出現(xiàn)層間錯位、剪切膨脹的過程中并不能出現(xiàn)相關(guān)反應(yīng)，且軟巖中錨固的強度很低，軸向約束效應(yīng)也會受到一定的制約，無法進行有效支護。2）復(fù)合網(wǎng)取代單層網(wǎng)。以往的支護使用的是D6.5mm圓鋼焊接菱形鋼筋網(wǎng)，其網(wǎng)片為1750mm×930mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間的間隔為100mm×100mm，圍巖在力的作用下產(chǎn)生破碎情況，鉆孔機的錨固過程則會出現(xiàn)漏頂情況，在本次支護中使用的是復(fù)合網(wǎng)，即在鋼筋網(wǎng)內(nèi)部增加一層D2mm菱形鐵絲網(wǎng)，大小與鋼筋網(wǎng)相同，且網(wǎng)格之間的間隔為50mm×50mm。3）注漿錨索取代淺孔注漿。

三、支護效果檢測

對本次支護優(yōu)化方案設(shè)計的效果進行檢測，一是要檢驗圍巖注漿后的效果，采用鉆孔窺視儀，觀測在同一區(qū)域維修前后的錨索鉆孔。通過前后的對比效果，我們觀察到在孔深為5m左右時，注漿效果表現(xiàn)顯著，滲透到巖體中，產(chǎn)生了黏結(jié)補強的效果，并轉(zhuǎn)變了圍巖的破壞機制，很大程度上提升了支護結(jié)構(gòu)的承載能力，滿足高應(yīng)力破碎巖體巷道的支護需要。其二，巷道中也布置了圍巖表明位移監(jiān)測斷面，從上文中也進行了相關(guān)分析，巷道底板的兩幫位移量明顯降低，使得底鼓情況明顯得到改善。此方案的實施確實加強了支護結(jié)構(gòu)的承載能力，并對深部高應(yīng)力巷道的變形起到有效控制作用，對巷道的穩(wěn)定以及礦井的生產(chǎn)都提供了保障。

結(jié)語

巷道維修應(yīng)根據(jù)深部巷道圍巖壓力的來壓迅速，圍巖變形量大，四周同時來壓和持續(xù)流變等特性，采取正確的支護原則和措施。由于支護原則和方法不正確雖曾采用多種形式的支護，但成效并不明顯。分析原因有：在維修過程中只是簡單的對破碎圍巖進行挖補，沒有真正地從巷道圍巖破壞程度，以及如何利用圍巖增加抗壓強度進行支護設(shè)計。

參考文獻：

[1]趙生才.深部地下空間開發(fā)利用[J].地球科學(xué)進展，2005，20（1）：115-118

[2]王連國，等.深部高應(yīng)力極軟巖巷道錨注支護技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24（16）：2889-2893