胡 冰

（山西汾西正城煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 孝義 032300）

引言

如何確保軟巖巷道圍巖穩(wěn)定是深部開(kāi)采時(shí)需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，眾多的科研學(xué)者對(duì)深部開(kāi)采時(shí)掘進(jìn)巷道圍巖控制技術(shù)展開(kāi)研究，取得顯著成果，為深部開(kāi)采巷道圍巖控制提供良好借鑒[1-4]。文中就以某礦+750 m 水平運(yùn)輸大巷圍巖變形修整為研究對(duì)象，在對(duì)巷道圍巖變形原因、機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)性的圍巖修整技術(shù)措施，確保巷道后續(xù)使用需要。

1 工程概況

山西某礦+750 m 水平運(yùn)輸大巷是3 采區(qū)煤炭開(kāi)采的主要運(yùn)輸通道，巷道埋深平均690 m，為巖巷。巷道沿著砂巖掘進(jìn)，掘進(jìn)的巖層中夾雜有泥巖、細(xì)砂巖，裂隙以及節(jié)理較發(fā)育。對(duì)巷道圍巖巖性成分組成分析發(fā)現(xiàn)，圍巖中存在有較多的高嶺石、方解石等礦物，遇水容易膨脹變形、軟化，從而給巷道圍巖穩(wěn)定帶來(lái)一定影響。

+750 m 水平運(yùn)輸巷斷面為半圓拱形，初次支護(hù)采用錨梁網(wǎng)方式、二次支護(hù)在錨梁網(wǎng)基礎(chǔ)上增加噴漿。支護(hù)采用的錨桿規(guī)格均為Φ20 mm×2 000 mm。巷道掘進(jìn)完成后出現(xiàn)一定程度變形，雖然后期修整斷面得以恢復(fù)，但是后期仍出現(xiàn)較大變形，給巷道正常使用帶來(lái)一定影響。

2 巷道圍巖變形特征及變形機(jī)理分析

2.1 變形特征

從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，+750 m 水平運(yùn)輸大巷圍巖變形以頂板下沉、底鼓為主。由于巷道埋深平均690 m，埋深較深，地應(yīng)力顯現(xiàn)明顯，掘進(jìn)支護(hù)完成兩周后頂板、巷幫變形量平均分別為400 mm、500 mm，圍巖變形給巷道正常使用帶來(lái)影響。

由于巷道圍巖巖性松軟，蠕變變形突出，圍巖變形不收斂。原支護(hù)方案未對(duì)底板進(jìn)行處理，從而造成多段位置底板嚴(yán)重底鼓，部分區(qū)域底鼓量超過(guò)800 mm，從而造成巷道斷面收縮明顯。

2.2 圍巖變形機(jī)理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巷道圍巖變形特征，綜合分析巷道圍巖變形量較大主要原因是由于巷道埋深較深，地應(yīng)力較大且分布不均衡，從而造成局部區(qū)域圍巖變形嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)巷道水平應(yīng)力平均在38 MPa，測(cè)壓系數(shù)較大，從而會(huì)引起底板出現(xiàn)較大底鼓。巷道圍巖支護(hù)選用錨梁網(wǎng)+噴漿方式，大量工程實(shí)踐表明上述常規(guī)圍巖支護(hù)方式難以滿足深部區(qū)域軟巖巷道圍巖控制需要。

巷道掘進(jìn)巖層本身就含有大量的高嶺石、方解石等礦物，裂隙及層理、節(jié)理等均較為發(fā)育，遇水后膨脹變形會(huì)加劇巷道圍巖變形。加之巷道原有的支護(hù)強(qiáng)度不足，從而會(huì)在高應(yīng)力作用下巷道周邊巖層內(nèi)出現(xiàn)較大的塑性區(qū)分布范圍，從而致使巷道出現(xiàn)較大變形。

已有地質(zhì)勘探資料表明，+750 m 水平運(yùn)輸大巷掘進(jìn)范圍內(nèi)發(fā)育有多條斷層以及褶曲等構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造會(huì)進(jìn)一步降低巷道圍巖巖性且構(gòu)造應(yīng)力會(huì)使得巷道圍巖內(nèi)應(yīng)力分布更為復(fù)雜，從而在一定程度上增加巷道圍巖控制難度。

3 圍巖變形修整設(shè)計(jì)

3.1 修整理念

根據(jù)+750 m 水平運(yùn)輸大巷地質(zhì)條件、變形破壞特征以及現(xiàn)有的巷道支護(hù)策略，并采用工程類比法最終確定巷道修整采用錨網(wǎng)索噴+注漿加固措施。通過(guò)布置補(bǔ)強(qiáng)錨索并對(duì)圍巖破碎區(qū)域進(jìn)行注漿，從而提升圍巖整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性，改善巷道圍巖受力狀態(tài)，從而在一定程度上降低巷道圍巖變形量[5-6]。

從現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)發(fā)現(xiàn)，+750 m 水平運(yùn)輸大巷幫角以及拱頂?shù)任恢脼橄锏绹鷰r穩(wěn)定敏感區(qū)，在后續(xù)巷道修整時(shí)通過(guò)施工補(bǔ)強(qiáng)錨索并對(duì)上述位置進(jìn)行注漿，可有效降低圍巖內(nèi)塑性區(qū)分布范圍，從而控制圍巖變心。具體巷道后期修整時(shí)采用的修整策略見(jiàn)圖1所示。

圖1 巷道修整策略

3.2 巷道修整技術(shù)

依據(jù)+750 m 水平運(yùn)輸大巷圍巖地質(zhì)條件以及圍巖變形特征對(duì)巷道圍巖變形進(jìn)行針對(duì)性修整。具體修整時(shí)增加錨桿使用長(zhǎng)度，將原有的Φ 20 mm×2 400 mm 改為Φ 22 mm×2 500 mm，適當(dāng)增加錨桿直徑以及長(zhǎng)度以便增加支護(hù)強(qiáng)度，從而更好地控制巷道淺部圍巖變形。將錨桿間排距由原有的1 000 mm×1 000 mm 縮短至800 mm×800 mm。

返修時(shí)采用的錨索規(guī)格為17.8 mm×6 300 mm，按照1 600 mm×1 600 mm 間排距布置，錨固長(zhǎng)度均為2 000 mm。采用Φ 6 mm 鐵絲編制的金屬網(wǎng)（長(zhǎng)×寬為1 000 mm×900 mm，網(wǎng)孔規(guī)格為100 mm×100 mm）對(duì)圍巖進(jìn)行控制，表層噴射的混凝土層厚度為100 mm。為了提升巷道底板以及圍巖支護(hù)體系整體強(qiáng)度，采用錨索（規(guī)格Φ 17.8 mm×6 000 mm）按照2 400 mm×2 400 mm 間排距對(duì)底板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，并采用鋼筋梯子梁連接錨索，使得錨索支護(hù)體系形成一個(gè)完整整體。具體錨桿、錨索施工時(shí)的具體要求見(jiàn)表1。

表1 錨桿、錨索施工要求

在巷道幫角、幫肩等布置2 500 mm 注漿孔，注漿壓力控制在4 MPa，選用水泥單液漿。

4 巷道修整效果

將設(shè)計(jì)的巷道修整方案在+750 m 水平運(yùn)輸大巷中應(yīng)用，并采用“十字交叉法”對(duì)巷道表層位移量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體得到的圍巖變形數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。

圖2 圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

從圖中看出，修整完成75 d 后巷道變形量趨于穩(wěn)定，頂?shù)装?、兩幫最大變形量分別為82 mm、43 mm，較修整前圍巖變形量明顯降低。該數(shù)據(jù)表明，文中提出的巷道修整方案針對(duì)性較強(qiáng)，可有效控制深部、軟巖巷道圍巖變形。修整后的+750 m 水平運(yùn)輸大巷可以滿足后續(xù)煤巖運(yùn)輸以及采區(qū)通風(fēng)需要。

5 結(jié)論

1）對(duì)+750 m 水平運(yùn)輸大巷圍巖變形機(jī)理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)圍巖變形量較大主要因素是地應(yīng)力較高、圍巖強(qiáng)度低、原有支護(hù)強(qiáng)度不足等，并針對(duì)圍巖變形特征提出以錨索補(bǔ)強(qiáng)+注漿加固為核心的巷道修整技術(shù)方案。

2）修整方案現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，巷道圍巖變形量得以控制，修整后巷道頂?shù)装濉⑾飵妥冃瘟糠謩e為82 mm、43 mm，巷道斷面可滿足通風(fēng)、運(yùn)輸需要，取得了顯著的修整效果。