软岩巷道修复支护技术研究与应用

软岩巷道修复支护技术研究与应用
魏晏军
【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。

%In order to solve the problems of broken soft-rock roadway deformation,short section shrinkage period and difficult support in 211 haulage crosscut,the author proposes improving the existing support with whole-section bolt grouting,which can effectively control the deformation of roadway's roof,floor and two sides.
【期刊名称】《江西煤炭科技》
【年(卷),期】2016(000)004
【总页数】3页(P69-71)
【关键词】破碎软岩;锚注支护;巷道监测;现场测试
【作者】魏晏军
【作者单位】贵州盘江精煤股份有限公司，贵州盘县 553529
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
随着服务年限的增长，211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[1-5］。

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。

211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 m。

岩层及煤层走向和倾向变化较稳定，倾角15°～19°，平均17°。

211运输石门整体布置属底板穿层布置，埋深约 350～500 m，采用锚喷支护，巷道宽×高为5600 mm×3400 mm，断面面积为12 m2。

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1 m，严重影响矿井生产和巷道运输行人。

1）围岩力学性能
在211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。

2）巷道设计支护参数
211运输石门设计断面形状为：下净宽×净高=5600 mm×3400 mm的直墙半圆拱形，采用锚喷支护。

支护参数为：顶部用Φ21.6 mm，L=8000 mm的锚索，间排距为800 mm×800 mm；两帮用Φ22 mm，L=2400 mm的锚杆，间排距为800 mm×800 mm。

巷道受力见图1。

图1中B1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，Qr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。

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→底鼓→拉底翻修→底
鼓→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[6-7］，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 mm，锚索采用间排距为1600 mm×1600 mm的小孔径树脂锚固预应力锚索。

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Φ32 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30 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1 MPa，最终压力为2 MPa。

注浆施工工艺流程见图 3。

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30～50 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。

收集监测数据，并将收集数据绘制成变形量曲线进行分析，得出巷道顶底板、两帮、底板移近量，见图 5、图 6、图 7。

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 mm/d，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，两帮累计变形量大约110 mm，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0～10 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，底板累计变形量大约105 mm，此后基本保持稳定。

可以看出巷道顶底板间
移近量以巷道底鼓为主。

从现场支护效果看，211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。

【相关文献】
〔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，2011，39（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.
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〔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）：18-19.
〔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，2011，28（1）：1-5.
〔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.。