文/張繼濤尹凱民

一、工程地質(zhì)概況

山東能源淄礦集團唐口煤業(yè)公司是一座年產(chǎn)500萬噸的大型現(xiàn)代化礦井，地面標高+39m，北部采區(qū)絞車房位于-950m水平，埋深達989m，地壓顯現(xiàn)明顯。周圍巷道相繼發(fā)生變形破壞，其破壞特征主要表現(xiàn)為拱部剪切破壞、兩幫收斂變形及底臌破壞三個方面，頂部下沉錯動量達1m，兩幫收斂多達1.3m，巷道底臌更為嚴重，個別地段超過1.5m。

北部采區(qū)絞車房設(shè)計全長19m，斷面形狀為直墻半圓拱形，拱寬9m，拱高7.7m，掘進斷面為51.3m2。所處圍巖為3上煤底板的粉砂巖、泥巖及細砂巖內(nèi)。其主要特征為：巖石強度低，抗干擾能力差，流變時間長，塑性變形大，變形速度快。

二、支護機理

根據(jù)地質(zhì)條件，唐口煤業(yè)公司采用應(yīng)力解除法進行了地應(yīng)力測試，根據(jù)結(jié)果分析該地應(yīng)力以垂直應(yīng)力為主，屬于自重應(yīng)力場型。

1.硐室變形破壞機理

（1）巖體自承能力差，自身強度低。經(jīng)取樣試驗其數(shù)據(jù)為普氏系數(shù)f=2.2，抗壓強度為17Mpa，抗拉強度1.05～4.33Mpa。

（2）深部垂直應(yīng)力作用。硐室處于-950m水平，而所處的圍巖自承能力低，超出了硐室穩(wěn)定的要求，導(dǎo)致巖層發(fā)生流變。

（3）地質(zhì)構(gòu)造的水平殘余應(yīng)力。北部絞車房位于向斜構(gòu)造應(yīng)力的中心區(qū)域，巖層起伏偏轉(zhuǎn)斷裂明顯，應(yīng)力集中，巖石抗拉強度小，導(dǎo)致圍巖破碎，支護困難。

（4）硐室斷面大，掘出后，產(chǎn)生應(yīng)力重新分布，支護難度大。

（5）施工用水及風化影響。

2.支護機理

復(fù)合型軟巖的治理必須從降低圍巖應(yīng)力、增強圍巖強度和提高支護阻力三個方面入手。通過對深部軟巖地質(zhì)資料及軟巖支護理論進行深入研究后，按“剛?cè)嵯酀?、及時封閉、緩沖讓壓、強化圍巖”的基本原則，采用三次支護方案：一次支護為錨網(wǎng)噴索聯(lián)合支護，二次支護為雙層鋼筋混凝土作為永久支護，三次支護為錨注支護體系。

（1）按照松動圈理論，巷道圍巖失穩(wěn)的根本原因在于圍巖中的集中應(yīng)力超過了圍巖強度，導(dǎo)致圍巖破裂，從而形成圍巖松動圈。對于高應(yīng)力引起的大松動圈，一次支護采用錨網(wǎng)（索）噴支護。由于錨網(wǎng)（索）噴為柔性支護，允許圍巖有一定程度的變形，初期圍巖變形速度大，采用錨網(wǎng)（索）噴作為一次支護，釋放圍巖應(yīng)力，抑制圍巖變形速度，待圍巖位移速度趨于穩(wěn)定時，進行二次支護或封底，達到一次支護卸壓、讓壓，二次支護現(xiàn)澆混凝土作為剛性支護，三次支護進行錨注加固的目的

（2）根據(jù)圍巖——支護共同作用原理及巖石強度理論，采用錨注技術(shù)加固圍巖，利用注漿管兼作錨桿，對圍巖進行注漿加固，充填裂隙，增強顆粒間的粘聚力，改變圍巖物理力學性質(zhì)，使松散的巖體重新膠結(jié)形成再生巖體，同時發(fā)揮錨桿的錨固作用，形成一個厚層承壓拱，發(fā)揮巖體的自承能力，限制巖體變形與發(fā)展。

（3）防基礎(chǔ)底臌技術(shù)：采用混凝土反底拱配合曲梁加強底部處理。

三、技術(shù)實施

通過對支護機理分析，唐口煤業(yè)公司采用三次支護方案。支護體系如圖1所示。

圖1 絞車硐室支護圖

1.一次支護：采用錨網(wǎng)（索）噴

錨桿：采用φ18mm×2300mm左旋無縱筋高強螺紋樹脂錨桿，間排距800mm×1000mm。

預(yù)應(yīng)力錨索：采用φ17.8mm×6500mm高強度、低松弛鋼絞線，間排距為1200×1000mm，自頂部向兩幫均勻布置。

鋼筋網(wǎng)：為Φ6mm鋼筋加工，網(wǎng)格為100mm×100mm。

噴射砼：噴射C20砼，厚度為100mm，作為臨時支護及時封閉巖面，隔絕水、濕氣、風化對巖體的不利影響，防止巖體強度降低，同時又作為永久支護的一部分，在圍巖釋放原巖應(yīng)力過程中，與錨桿、錨索、鋼筋網(wǎng)，圍巖共同作用形成承壓拱。

2.二次支護：現(xiàn)澆鋼筋混凝土

混凝土：混凝土強度為C30，壁厚為500mm。

鋼筋：鋼筋均采用φ18mm螺紋鋼，間排距為250×250mm。

底板：采用高強反地拱碹體的支護方案，以提高絞車基礎(chǔ)下的強度，保證絞車基礎(chǔ)的穩(wěn)定性?；A(chǔ)下采用錨梁、混凝土反底拱，采用Φ16曲梁，間距800mm，每條曲梁用Φ18×2300mm螺紋鋼錨桿固定，反底拱為厚400mmC30鋼筋砼，鋼筋選用Φ20螺紋鋼。上部全部用C30素混凝土澆筑到地坪。

3.三次支護：錨注支護

采用圍巖注漿，拱及墻布置注漿錨桿12根，采用Φ22×3500mm無縫鋼管，壁厚4mm，間距 1600mm，排距2000mm，與錨索呈梅花型間隔布置。采用單液水泥漿，水灰比0.5∶0.7，為增加其密實性和可注性，添加1.5%～2.5%左右的UNF復(fù)合早強減水劑。注漿錨桿終壓≤4Mpa，壓力峰值≤8Mpa。

四、效果分析

1.效果

為了及時了解支護性能，在硐室內(nèi)設(shè)置觀測點，進行相應(yīng)的工程測試，檢測支護效果，測試內(nèi)容包括兩幫及頂?shù)装逑鄬ξ灰屏考白{錨桿、錨索受力狀況。相對位移變形觀測量測相對位移（如表1所示），發(fā)現(xiàn)采取措施后變形速度減少，說明支護效果比較明顯。

表1 絞車硐室相對位移觀測表

2.結(jié)語

（1）對于高應(yīng)力軟巖，采用三次支護方案，一次支護為柔性支護，適當釋放圍巖應(yīng)力，二次支護為剛性支護，以達到“讓抗結(jié)合、剛?cè)峤Y(jié)合”，實現(xiàn)共同承壓的目的。

（2）要認真分析軟巖巖性，對于低強度、大變形的軟巖井巷工程采用錨注法注漿技術(shù)進行圍巖注漿加固，同時充填裂隙，注漿后變?yōu)橹ёo材料全長錨固型，在限制圍巖變形方面效果明顯。

（3）處于軟巖中的工程應(yīng)采用全封閉支護，在治理頂幫的同時，也要治理底板，否則應(yīng)力傳遞到支護的薄弱點必將導(dǎo)致破壞。

（4）實施二次支護時，必須根據(jù)觀測數(shù)據(jù)合理確定二次支護的時間，根據(jù)圍巖變形速度進行認真分析，以防破壞支護效果。