软岩巷道修复支护技术研究与应用

江西煤炭科技　２０１６年第４期　ＮＯ．４　２０１６　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＣＯＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　软岩巷道修复支护技术研究与应用　魏晏军　（贵州盘江精煤股份有限公司，贵州盘县５５３５２９）　摘　要：针对２１１运输石门破碎软岩巷道变形量大、断面收缩周期短、支护困难的问题，通过分析巷道受力情况，找出现有　支护的薄弱环节，提出采用全断面锚杆加注浆支护方案进行修复。现场观测表明。巷道顶板、底板、两帮的变形量都得到了　有效控制。　关键词：破碎软岩；锚注支护；巷道监测；现场测试　中图分类号：ＴＤ３５３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－２５７２（２０１６）０４－００６９－０３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｔｏＳｏｆｔ　Ｒｏｃｋ　Ｒｏａｄｗａｙ　Ｗｅｉ　Ｙａｎｊｕｎ　（Ｐａｎｊｉａｎｇ　Ｃｌｅａｎ　Ｃｏａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐａｎｘｉａｎ，Ｇｕｉｚｈｏｕ　５５３５２９）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｂｍｋｅｎ　ｓｏｆｔ－ｒｏｃｋ　ｒｏａｄｗａｙ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ｓｈｏｒｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ａｎｄ　ｄｉｉｃｕｌｆｔ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｉｎ　２１　１　ｈａｕｌｇｅ　ｃｒｏｓｓｃｕｔ，ｔａｈｅ　ａｕ￣ｏｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｗｉｔｈ　ｗｈｏｌｅ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｂｏｌｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｄｗａｙ＇ｓ　ｒｏｏｆ，ｆｌｏｏｒ　ａｎｄ　ｔＷＯ　ｓｉｄｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｗｋｅｎ　ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ；ａｎｃｈｏｒａｇｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ；ｒｏａｄｗａｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｆｉｅｌｄ　ｔｅｓｔ　随着服务年限的增长，２ｌ１运输石门受开采影响。巷道变　形量也越来越大，断面收缩加快，翻修次数增多。导致上覆岩　层松动破碎。支护越来越困难。频繁的翻修不仅造成支护成　的特点。在观测的２个月时间内巷道底鼓变形量、两帮变形　量、顶板变形量都持续上升且部分巷道底角锚索出现断裂失　效情况。其中巷道底鼓４０天变形量已经达到近ｉ　ｍ，严重影　本的极大增高，且直接导致采掘接替紧张影响矿井的生产和　安全［１　。为延长巷道服务年限，降低维护成本，确保矿井安　全高效生产，通过分析巷道支护现状，采用实验室测试巷道　围岩物理力学性质和现场试验验证相结合的方式寻找适合　该破碎软岩巷道的合理修复支护技术。　响矿井生产和巷道运输行人。　１）围岩力学性能　在２１Ｉ运输石门每隔５０　ｍ设一处取样点．共设３个取　样点，每个取样点分别在巷道顶板、两帮和底板钻孔取岩芯　样。孔深均为２　ｍ，巷道围岩力学参数测定平均结果见表１　所示。　１　工程概况　２）巷道设计支护参数　２ｌ１运输石门地面标高为１６７０～１９２３　ｍ．地表无建筑　物，井下标高为１３２０～１３７０　ｎｌ。岩层及煤层走向和倾向变化　较稳定，倾角１５。～１９　，平均１７。。２ｌ１运输石门整体布　置属底板穿层布置，埋深约３５０～５００　ｉｎ，采用锚喷支护，巷　２ｌｌ运输石门设计断面形状为：下净宽×净高＝５６００　ｎＬｒｔ，ｉ×３４００　ｍｍ的直墙半圆拱形．采用锚喷支护。支护参数　为：顶部用中２１．６　ｍｍ，Ｌ＝８０００　ｍｍ的锚索，间排距为８００　ｍｍ×８００　ｍｍ；两帮用　２２　Ｉｎｍ，Ｌ＝２４００　ｍｍ的锚杆，间排距　为８００　ｍｍ×８００　ｍｍ。　道宽×高为５６００　ｍｍ×３４００　ｍｍ，断面面积为１２　ｍ。。巷道具　有岩体强度低、围岩松动、破碎程度高、内聚力和内摩擦力低　・６９・　表ｌ　围岩力学参数测定结粜　２　巷道支护分析　巷道受力见图１。图１中Ｂｌ为巷道宽度，Ｂ２为承压拱跨　度，ｈ为巷道高度，ｃ为两帮破碎带宽度，ｂ为承压拱高度，Ｑｓ　为水平荷载，ｏＴ为垂直载荷。　结合巷道支护现状分析可知，２１１运输石门现有支护方　式在水平应力和垂直应力的作用下，由于巷道支护强度不够　导致巷道顶板和两帮变形量较大；巷道底板由于未采取加固　措施，处于无约束状态，强度较低，属于巷道围岩体系中的薄　弱环节。成为巷道卸压的关键部位；底角作为控制底鼓的关　键部位缺乏有效支护。不能抵抗帮部及水平应力对底板的挤　压，部分巷道底角锚索出现断裂失效情况。因此，修复巷道应　加强对巷道两帮、底板、底角的支护强度。　¨　¨¨ｌ　Ｃ　ｌ　ｌ巷道｛ｌ　　ｃ　Ｉ—Ｂ１一ｌ　匡　。一Ｂ２～　图１　承压受力　３　巷道修复方案　１）施工方案　２１１运输石门属于大变形软岩巷道．为避免出现巷道支　护一底鼓一拉底翻修一底鼓一再拉底翻修的恶性循环，最根　本的办法是提高巷道围岩自身支护强度。但巷道已翻修多　次，围岩松散、破碎，自承能力较差。针对该类型巷道的底鼓　力学机理和现有底鼓控制技术（①卧底法；②支护加固法；　③卸压法；④联合控制法），本次巷道加固采用锚、网、注　的主动支护加固法［８－７］．即采用全断面锚杆挂网支护加全断　面注浆。具体支护方式见图２。锚杆间排距为８００　ｍｍ×８００　Ｉ砌。锚索采用间排距为１６００　ｍｍＸ　１６００　ｍｍ的小孔径树脂　锚固预应力锚索。　・　７０・　图２　巷道断面支护　２）施工工艺　在实施全断面锚杆挂网支护加全断面注浆过程中，挑顶　和刷帮时每（够）挂一张网，应及时打锚索挂网，锚索钻孔距　巷顶１　ｍ范围使用中３２　ｍｍ的钻孔。以便放入注浆锚杆。此　工序完成后开始喷浆。喷浆分两次进行，初喷厚度为３Ｏ　ｍｍ，复喷后厚度为１００　ｍｍ。喷浆结束，待砂浆充分凝固之　后。方可注浆。其中注浆材料选用ＺＫＤ高水速凝材料。注浆　孔深为１．５　ｍ，孔间距为８００　ｍｍ，排距为８００　ｍｍ，注浆压　力不超过２　ＭＰａ，注浆初始压力为ｌ　ＭＰａ，最终压力为２　ＭＰａ。注浆施工工艺流程见图３。　图３　注浆施工工艺流程　４　效果分析　对２１１运输石门刚返修之后的一段巷道布置３处测站，　测站延巷道走向布置，每隔３Ｏ～５０　ｍ布置１个测站，巷道断　面采用十字布点法布置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四个测点。对修复巷道的　顶板、底板和两侧巷帮位移变形量进行测定，测点布置位置　见图４。　Ｃ　’　约ｌ１０　ｍｉｌｌ，此后基本保持稳定。　３）从图８看，随着时间的推移巷道底鼓变形速度为０～　目＼＝吾　搀　世　Ａ　∞柏∞∞∞∞∞∞０　１０　ｍｍ／ｄ，普遍小于ｉ０　ｒｎｍｌｄ。３５天后变形速度基本小于２　目＼删　馋器餐　∞　∞　∞　∞　柏　∞　０　ｍｍｌｄ，并且基本趋向于收敛，在观测周期内，底板累计变形　柏　∞　∞　∞　∞　∞　Ｏ　ｉ＼删捌强辎噗　量大约１０５　ｍｍ，此后基本保持稳定。可以看出巷道顶底板间　Ｄ　图４　表面位移测点布置　移近量以巷道底鼓为主。　收集监测数据，并将收集数据绘制成变形量曲线进行分　５　结语　析，得出巷道顶底板、两帮、底板移近量，见图５、图６、图７。　１８　２１　２４　２７　３０　３３　３６　３９　４２　观测时间／ｄ　图５　顶底板移近量　图６　两帮移近量　０　３　６　９　’２　１５　１８　２１　２４　２７　３０　３３　３６　３９　４２　观测时问／ｄ　图７　底板移近量　１）从图６可以看出，随着时间的推移巷道顶底板间移近　变形速度为０～１５　ｍｍ／ｄ，普遍小于１０　ｍｍ／ｄ，３５天后变形　速度基本小于２　ｍｍ，ｄ，并且基本趋向于收敛，在观测周期　内，顶底板累计变形量大约１６２　ｍｍ，此后基本保持稳定。　２）从图７看，随着时间的推移巷道两帮的变形速度为　０～１５　ｍｍｌｄ，普遍小于１５　ｍｍ／ｄ，３０天后变形速度基本小于　２　ｍｍ，ｄ，并趋向于收敛，在观测周期内，两帮累计变形量大　从现场支护效果看，２ｌ１运输石门由原锚喷支护调整为　全断面锚杆加注浆支护后，巷道围岩整体性得到提高，断面　变形量较小。不仅显著提高巷道支护安全程度，而且从根本　上改善了巷道围岩力学状况。在现场观测表明，巷道顶板、底　板、两帮的变形量都得到了有效控制，相比较而言，巷道底板　移近量较大，最大值为１０５　ｍｍ。　参考文献：　［１］康红普．软岩巷道底鼓机理及防治【Ｍ］．北京：煤炭工业出版　社．１９９３：４５—４６．　［２］孟祥阁，谢文兵，荆升国，等．深井软岩巷道底鼓分层锚注　支护技术［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１ｌ，３９（９）：２２—２５．　［３］李开学，王宏图，刘正海．巷道底鼓理论与防治技术【Ｊ］．矿业　安全与环保，２００８，３５（３）：３４—３７．　［４］孙玉宁，周鸿超，周建荣，等．半煤岩软底巷道底鼓控制技　术【Ｊ］．采矿与安全工程学报，２００７，２４（３）：３４０—３４４．　［５］毕宣可，王培润，尤春安．底鼓巷道的支护方法及参数确定　【Ｊ］．煤炭科学技术，２００４，３２（８）：ｌ８一ｌ９．　［６］柏建彪，李文峰，王襄，等．采动巷道底鼓机理与控制技术　【Ｊ］．采矿与安全工程学报，２０１ｌ，２８（１）：卜５．　［７］武成家，王连国，董建涛．动压软岩巷道底板锚注加固效果　研究【Ｊ］．矿山压力与顶板，２００４（４）：１２—１６．　作者简介：魏晏军（１９８５一），男，贵州息烽人，２００８年贵州大学　机械设计制造及其自动化专业毕业，工程师，现为贵州盘江精煤　股份有限公司土城矿采煤三区区长。　收稿日期：２Ｏ１６—０８—１９　编辑：彭呈喜　・７ｌ・