王維東

（甘肅省地礦局四勘院，甘肅 酒泉 735000）

發(fā)展至今，我國(guó)中型以上礦山巷道錨桿支護(hù)率已經(jīng)達(dá)到70%，已經(jīng)初步形成了中國(guó)特色巷道錨桿支護(hù)技術(shù)體系，“錨網(wǎng)索噴+U型鋼支架+注漿”的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為目前破碎巖層巷道首選、安全、高效的支護(hù)方式，極大的促進(jìn)了我國(guó)礦井建設(shè)事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展[1]。

1 案例分析

某金屬礦山，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為500萬(wàn)t/a，隨著開采力度的增加，礦井深度逐年增加，截止目前，該礦山礦井深度已經(jīng)達(dá)到-1200m，巷道內(nèi)圍巖包括：細(xì)砂巖密度為2.69kg·m-3，體積模量為23.45GPa，剪切模量為16.24GPa，泊松比為0.24；在粉砂巖密度為2.76kg·m-3，體積模量為14.68GPa，剪切模量為9.65GPa，泊松比為0.26；砂質(zhì)泥巖密度為2.68kg·m-3，體積模量為9.65GPa，剪切模量為5.64GPa，泊松比為0.23。

2 深部破碎軟巖巷道變形破壞特征

開拓巷道原來(lái)采用的噴錨網(wǎng)支護(hù)方案為：錨桿直徑為22mm，長(zhǎng)度為2500mm，間排距為800mm×800mm；錨索直徑為24mm，長(zhǎng)度為6300mm，間排距為1200mm×1200mm；噴漿混凝土強(qiáng)度為C20，厚度為90mm，金屬網(wǎng)的直徑為6mm，長(zhǎng)度為1750mm，寬度為950mm，網(wǎng)片接茬為100mm；錨固劑的型號(hào)為Z2350，錨桿2卷，錨索4卷。此種支護(hù)方案已經(jīng)難以滿足具體需求，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸失穩(wěn)損壞，難以有效控制深部破碎巖層巷道繼續(xù)變形。導(dǎo)致巷道圍巖難以維持基本穩(wěn)定和安全的需求，在高應(yīng)力的作用下，巷道再次發(fā)生失穩(wěn)破壞。從10個(gè)測(cè)站、30個(gè)測(cè)試斷面的圍巖松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果而言，該深部破碎巖層巷道圍巖松動(dòng)比較大，基本為3.0m～3.5m之間，局部達(dá)到5.0m～6.0m之間[2]。

3 深部破碎軟巖巷道變形破壞機(jī)理

通常情況下，巷道在開挖前，深部巖體往往處于三向受力平衡狀態(tài)，隨著巖體開挖的不斷深入，勢(shì)必會(huì)破壞原先處于平衡狀態(tài)的應(yīng)力場(chǎng)，導(dǎo)致切向應(yīng)力增加，或者徑向應(yīng)力減少。如果不進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)處理，就會(huì)導(dǎo)致巷道圍巖在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中。如果巖體自身強(qiáng)度比較高，或者作用在巖體上的應(yīng)力比較小時(shí)，則巷道屬于安全巷道，可根據(jù)具體情況進(jìn)行支護(hù)。

但當(dāng)圍巖局部區(qū)域應(yīng)力超過(guò)圍巖的最大限度臨界值時(shí)，則會(huì)破壞圍巖的整體性能。此時(shí)巷道周圍圍巖的應(yīng)力明顯降低，高應(yīng)力逐漸從圍巖表面向深部轉(zhuǎn)移，經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整后，就會(huì)形成一個(gè)新的三向應(yīng)力平衡狀態(tài)，但會(huì)圍巖的周圍形成一個(gè)較為松散的破碎區(qū)，也被稱之為圍巖松動(dòng)圈。到受到外力振動(dòng)時(shí)，圍巖松動(dòng)圈會(huì)發(fā)生掉落或者坍塌，從而影響人員和設(shè)備設(shè)施的安全性。

4 深部高應(yīng)力破碎軟巖巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

為保證深度破碎巖層巷道的安全性，錨網(wǎng)支護(hù)錨桿采用高性能左旋無(wú)縱筋螺紋錨桿，鋼型號(hào)為HRB500，具體規(guī)格為直徑22mm，長(zhǎng)2800mm，間排距控制為700mm×700mm,并采用2卷Z2865型樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固，為保證支護(hù)效果，錨固的程度要控制1.5m～2.0m之間，且錨固應(yīng)力不能低于120kN，預(yù)緊力要達(dá)到100kN以上。托盤采用拱形高強(qiáng)度托盤，長(zhǎng)度為200mm，寬度為200mm，高度為15mm。托梁采用之間為14mm的高硬度螺紋鋼焊接而成，鋼筋網(wǎng)則采用直徑為8mm的螺紋鋼焊接而成，網(wǎng)孔長(zhǎng)度控制在80m～100mm之間，寬度不得低于100mm，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C25，為避免裂縫對(duì)支護(hù)效果的影響，配合比要控制在1：2：2，摻入3%的速凝劑，第一層噴射的混凝土厚度要控制在50mm左右。

4.2 錨索和U型鋼支架支護(hù)技術(shù)

圖1 錨索與U36型鋼支架結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力錨索采用1×20股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作而成，直徑為22mm，長(zhǎng)度為6300mm，孔徑控制在32mm左右，同樣采用3卷Z2865型樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固。為最大限度上保證支護(hù)效果，錨索的預(yù)應(yīng)力要控制在120kN以上，間排距為1400mm×1400mm，支架采用U36型鋼制作而成，具體如圖1所示，間排距要控制在700mm左右。

4.3 注漿支護(hù)技術(shù)

具體方法為：先進(jìn)行預(yù)埋注漿管施工，間排距要控制在1.4m×1.4m。低壓淺孔注漿管的直徑為40mm，長(zhǎng)度為1.0m，孔徑為45mm，孔深為2.8m。使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，控制水灰比在0.8～1.0之間，注漿壓力控制在2MPa以內(nèi)，以確保噴漿層不發(fā)生開裂。水玻璃的摻量則要控制在水泥用量的3%左右。當(dāng)漿液徹底凝固后，再進(jìn)行高壓深孔滲透注漿，采用直徑為28mm的鉆頭進(jìn)行掃孔，掃孔深度在5.0m，采用52.5級(jí)普通硅酸鹽混凝土進(jìn)行注漿，并摻入水泥量為0.7%的NF高效減水劑。

5 結(jié)語(yǔ)

就該案例而言，通過(guò)采用上述支護(hù)技術(shù)后，深部破碎巖層巷道頂、幫、底板移近量為3.45mm，滿足實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)要求，也就充分說(shuō)明，采用“錨網(wǎng)索噴+U型鋼支架+注漿”的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，可有效控制深部破碎巖層巷道的變形，確保巷道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，值得大力推廣應(yīng)用。

[1]楊培忠．深部破碎軟巖巷道變形機(jī)理及控制[J]．礦山測(cè)量,2017,45(04)：17-20．

[2]李世棟．深部破碎圍巖注漿加固技術(shù)及其應(yīng)用[J]．礦山測(cè)量,2017,45(02)：56-60．