深部軟巖巷道擴修加固綜合治理技術

唐文迎

（肥城礦業集團有限責任公司,山東 肥城 271608）

0 前言

梁寶寺煤礦-708m水平西翼軌道大巷為梁寶寺煤礦西翼水平大巷，由于礦井深部地壓大，巷道局部位于煤層中，圍巖穩定性差，在周圍采掘活動的動壓影響下，原支護U型鋼棚出現斷裂，巷道整體失穩，經礦有關部門研究，決定對該巷道進行全斷面擴修加固，并對頂、幫、底采取綜合治理。

1 概況

-708m水平西翼軌道大巷南側60m為3228工作面采空區，北側30m為-708m水平西翼回風大巷，巷道大部分布置在煤層頂板中，部分布置在煤層中，煤層厚度2.1～3.9m，平均3.0m，煤層傾角4～13°，平均7°，煤層賦存-700m--720m，煤層直接頂板為1-4m泥質膠結粉砂巖，老頂為8-14m中砂巖。按照巷道變形影響因素的主次，將-708西翼軌道大巷變形較為明顯的區域劃分為兩段。

2 巷道破壞機理分析

2.1 巷道破壞影響因素

在深井復雜圍巖環境中，對巷道變形破壞位置和變形破壞程度的影響因素主要有：（1）巷道圍巖巖性（即巷道所處層位）；（2）埋深；（3）采動；（4）構造；（5）支護方式；（6）服務年限、蠕變和流變；（7）應力疊加。

2.2 巷道變形影響因素分析

根據平面位置圖，結合實際觀測結果，分析巷道的破壞因素分為主要因素和次要因素。

（1）-708西翼軌道大巷外段

主要因素：巷道圍巖巖性：巷道位于煤層頂板巖石中，底板距煤層間距在2-10m，底板巖石軟弱，為粉砂巖和泥巖，強度低且遇水易膨脹。支護方式：巷道為直墻半圓拱巷道，采用對底板不加固的錨網噴支護，且對幫部支護未予加強，底板屬于薄弱部位，加上水的浸泡容易造成底鼓并帶動幫部移近。埋深與構造：巷道埋深在-700m以下；位于DF15-1與F8斷層間，屬于高應力區。

（2）-708西翼軌道大巷里段

主要因素：巷道圍巖巖性：巷道位于煤層中及靠近煤層底板的巖石中，巷道整體圍巖軟弱，為粉砂巖、煤層或泥巖，強度低，遇水易膨脹。支護方式：采用對底板不加固的錨網噴配合U型鋼棚支護，底板屬于薄弱部位，加上水的浸泡容易造成底鼓并帶動幫部移近。采動：巷道位于3228采空區及3404工作面采空區影響范圍內，距3228工作面采空區60m，距3404工作面采空區200m，屬于高應力區。應力疊加：巷道與鄰近-708西翼回風大巷留設煤柱僅30m，與-708西翼皮帶大巷留設煤柱60m，再加上3228與3404工作面采動影響，屬于構造應力與支承壓力、構造應力與構造應力、支承壓力與支承壓力的多個高應力疊加區，極易造成巷道變形。

3 治理方案

3.1 擴修加固范圍及方向

（1）施工范圍：-708m水平西翼軌道大巷F1點至J34點，共計1070m。

（2）施工方向：由東向西，自外向里，人員充足時可分段進行。

3.2 擴修加固方案

通過綜合分析，巷道變形的主要原因是巷道圍巖巖性、支護方式與應力疊加，巷道易在應力集中區域和薄弱部位發生變形并造成應力二次分布，逐步影響臨近巷道，作為巷道支護最為薄弱的底板極易發生變形，加上水對底板的浸泡，巷道逐漸發生底鼓并帶動幫部移近，影響巷道應力分布并帶來巷道的整體變形，因此，擴修加固方案及順序為：

（1）首先按照設計斷面對巷道進行擴修，處理頂板和幫部，并進行全斷面支護，主要采取錨網支護，采用高強預應力錨索加強頂幫支護，擴修完畢后進行噴漿加固。

（2）由于巷道頂幫離層，圍巖出現蠕變，因此，在采取錨索加固頂幫后，對巷道頂幫進行注漿加固，改善圍巖條件。

（3）頂幫處理完畢后，對巷道進行全斷面落底，針對支護最為薄弱的底板，采取注漿的加固方式加強支護。

（4）針對水對底板的影響，對流經巷道內的水進行綜合治理，前期采用水溝排水，后期采用管路排水的方式，減少水對巷道底板的影響。

（5）巷道全斷面采用錨索配合窄鋼帶順巷道方向加強支護，同時對圍巖條件差、壓力大的地點，頂、幫、底再次打設注漿錨桿注漿加固。

4 施工方法及技術要求

4.1 巷道擴修

巷道采用Φ22mm等強錨桿和Φ21.6mm錨索進行永久支護，并采用注漿錨桿注漿加固。

錨桿：Φ=22mm,L=2400mm，支護間排距=800×800（mm）。錨索加強支護：Φ=21.6mm,L=8000mm，拱部錨索間排距=1600×1600（mm），幫部錨索間排距=800×1600（mm），注漿錨桿：采用Φ20mm鋼管制作，間排距=1600×1600（mm）。

4.2 頂幫注漿加固

巷道支護完畢后，利用支護時打設的注漿錨桿對頂幫進行注漿加固，注漿終壓為2.5Mpa。

4.3 底板水綜合治理

巷道排水采用Ф280mm鋼編PV管進行排水，管路埋設在非人行道側，采用加壓的方式輔助排水至西翼大巷的水溝內。

4.4 二次加強支護與注漿加固

（1）錨索二次加強支護。巷道全斷面采用Φ=21.6mm,L=8000mm錨索配合窄鋼帶進行二次加強支護，錨索初錨力不小于280KN，每根錨索使用4塊K2350錨固劑錨固，間排距=1000×1000（mm）。

（2）二次注漿加固。頂幫每排錨索間布置注漿錨桿，間排距=1000×1000（mm）。

5 效果

采用該擴修方案后，可以有效減少巷道變形，延長巷道擴修周期，預計巷道擴修周期能從6個月延長至2年，巷道對幫部與底板的支護方式可以為各回采巷道控制幫部及底板變形提供很好的經驗與依據，具有極大的推廣價值。