程衛(wèi)忠

（山西高平科興新莊煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

1 工程概況

新莊煤業(yè)9111運(yùn)輸順槽沿9#煤層布置，9#煤層直接頂厚約3～4m，巖性為泥巖及砂質(zhì)泥巖；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度為1.1m。巷道設(shè)計(jì)斷面為矩形，支護(hù)采用錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿為長(zhǎng)度2.2m、Ф18mm的左旋無(wú)縱筋盤(pán)螺紋鋼錨桿，錨桿間距0.9m，錨桿排距1m。

2 9111工作面運(yùn)輸順槽變形破壞特征

在9111工作面運(yùn)輸順槽開(kāi)掘之后，巷道圍巖出現(xiàn)了明顯的變形破壞。為掌握9111工作面運(yùn)輸順槽變形破壞機(jī)理，對(duì)運(yùn)輸順槽進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察。巷道變形破壞主要特征為：

（1）巷道淺部圍巖變形非常嚴(yán)重

9111工作面運(yùn)輸順槽淺層圍巖整體出現(xiàn)松散狀態(tài)，原支護(hù)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有支護(hù)效果，且整體變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。主要表現(xiàn)為：巷道頂板大面積下沉且形成較多的冒頂區(qū)，底鼓嚴(yán)重，兩幫明顯收斂，錨噴支護(hù)多處出現(xiàn)了失效，原支護(hù)中多處卡纜出現(xiàn)了失效破壞且形成了明顯的網(wǎng)兜，在高應(yīng)力的作用下，整個(gè)運(yùn)輸順槽從矩形巷道壓成了弧形。見(jiàn)圖1所示。

（2）巷道掘進(jìn)與使用過(guò)程中有水體涌出

從現(xiàn)場(chǎng)勘察情況來(lái)看，在9111工作面運(yùn)輸順槽使用的過(guò)程中，巷道底板出現(xiàn)了明顯浸水情況，頂板也有多處出現(xiàn)了大面積的淋水。巷道在水體侵蝕作用下，整體強(qiáng)度下降明顯。

圖1 運(yùn)輸順槽現(xiàn)場(chǎng)變形破壞圖

3 9111工作面運(yùn)輸順槽變形破壞機(jī)理分析

在全面分析9111工作面運(yùn)輸順槽變形破壞特征及機(jī)理的基礎(chǔ)上，本次返修提出了“高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度錨桿+錨索+關(guān)鍵位置注漿”聯(lián)合支護(hù)。該方案的提出，主要考慮到，在原支護(hù)系統(tǒng)中，巷道總體支護(hù)強(qiáng)度較低，特別是錨桿支護(hù)并沒(méi)有起到應(yīng)有的對(duì)巷道圍巖預(yù)緊壓縮、穩(wěn)定控制的作用。選擇使用高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度錨桿可實(shí)現(xiàn)對(duì)9111工作面運(yùn)輸順槽圍巖圍壓的有效增加，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖應(yīng)力狀態(tài)的有效改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)錨固體力學(xué)性能的有效改良，提升錨固體的整體強(qiáng)度，對(duì)于提升巷道圍巖整體穩(wěn)定性較為關(guān)鍵。設(shè)計(jì)選擇關(guān)鍵位置錨索主要考慮到，深部穩(wěn)定圍巖對(duì)淺層圍巖的懸吊作用并沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，通過(guò)關(guān)鍵位置打設(shè)錨索的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層圍巖的有效控制。部分位置注漿主要考慮到9111工作面運(yùn)輸順槽部分位置受到地下水影響較為明顯，通過(guò)注漿的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)涌水通道的有效封堵，降低地下水對(duì)9111工作面運(yùn)輸順槽的侵蝕，提升巷道整體強(qiáng)度。具體設(shè)計(jì)方案為：

（1）高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度錨桿。選擇使用BHRB380高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度錨桿，錨桿平均強(qiáng)度均超過(guò)380MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原支護(hù)中使用的左旋無(wú)縱筋盤(pán)螺紋鋼錨桿。選擇使用大扭矩風(fēng)動(dòng)扳手，提升錨桿預(yù)緊力，本次設(shè)計(jì)錨桿預(yù)緊力為：80kN。錨桿托盤(pán)設(shè)計(jì)采用150mm×150mm×15mm高強(qiáng)度托盤(pán)。中間錨桿采用平行垂直布置，在巷道頂板兩角位置，錨桿采用與垂線(xiàn)呈15°方向布置，提升錨桿

（1）松動(dòng)圈范圍探測(cè)

為更好掌握9111工作面運(yùn)輸順槽變形破壞情況，使用地質(zhì)雷達(dá)與鉆孔窺探儀相結(jié)合的方式對(duì)巷道圍巖松動(dòng)圈的范圍進(jìn)行了探測(cè)。通過(guò)對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理，得到了9111工作面運(yùn)輸順槽圍巖松動(dòng)變形情況，具體見(jiàn)圖2所示。

圖2 巷道圍巖松動(dòng)破壞示意圖

從圖2可看出，9111工作面運(yùn)輸順槽巷道頂部破壞范圍最大，已經(jīng)超過(guò)了3.5m，兩幫破壞的范圍已經(jīng)超過(guò)了2.5m，且巷道頂?shù)椎钠茐姆秶黠@超過(guò)了巷道兩幫的破壞。而9111工作面運(yùn)輸順槽原支護(hù)中，錨桿支護(hù)長(zhǎng)度為2.2m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巷道圍巖松動(dòng)圈的范圍，且沒(méi)有使用錨索支護(hù)，導(dǎo)致深部圍巖的穩(wěn)定作用并沒(méi)有最大限度地發(fā)揮出來(lái)，不利于9111工作面運(yùn)輸順槽整體支護(hù)的穩(wěn)定性。

（2）9111工作面運(yùn)輸順槽巖性分析

為掌握膠帶大巷圍巖條件，對(duì)9111工作面運(yùn)輸順槽進(jìn)行了巖性力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果

從表1中可得到，9111工作面運(yùn)輸順槽所處位置整體巖層的強(qiáng)度偏軟，巷道在采動(dòng)影響、地應(yīng)力等方面因素的影響下，非常容易出現(xiàn)大面積的變形。

4 9111工作面運(yùn)輸順槽穩(wěn)定性支護(hù)對(duì)策分析

對(duì)頂板圍巖的穩(wěn)定性控制。

（2）錨索支護(hù)。Ф17.8×8000mm鋼絞線(xiàn)錨索，間距為1400mm，排距為1600mm。

（3）關(guān)鍵位置注漿。本次選擇在巷道兩底角位置進(jìn)行注漿，選擇使用注漿錨桿，角度設(shè)計(jì)為與水平方向呈45°。圖3為9111工作面運(yùn)輸順槽全新支護(hù)圖。

圖3 9111工作面運(yùn)輸順槽全新支護(hù)圖

5 支護(hù)效果分析

對(duì)9111工作面運(yùn)輸順槽進(jìn)行重新支護(hù)設(shè)計(jì)后，選擇使用十字交叉法對(duì)9111工作面運(yùn)輸順槽變形情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，巷道在返修40d后基本上達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，兩幫最大的收斂量為54mm，頂?shù)装遄畲笠平繛?0mm，均滿(mǎn)足巷道使用要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

大量深部巷道支護(hù)實(shí)踐表明，傳統(tǒng)支護(hù)方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足深部巷道穩(wěn)定性控制要求，在進(jìn)行深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需采取復(fù)合型支護(hù)措施。對(duì)9111工作面運(yùn)輸順槽應(yīng)用“高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度錨桿+錨索+關(guān)鍵位置注漿”聯(lián)合支護(hù)方案，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用后，新支護(hù)方案較好地滿(mǎn)足了工作面運(yùn)輸順槽穩(wěn)定性控制的要求。