松軟破碎巷道圍巖注漿加固支護技術(shù)

張立生

（山西省大同市同煤集團，山西 大同 038103）

萬杰礦由于地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井巷道受動壓影響明顯，原支護方案的錨桿支護發(fā)生自承力下降，往往受到松動破壞的影響，對控制巷道圍巖變形效果并不明顯[1]。當單獨采用全錨索加槽鋼加強支護時，對頂板下沉的控制效果仍然不明顯，頂板出現(xiàn)離層現(xiàn)象，下沉量超過300mm，圍巖變形量較大，控制難度較大。211 盤區(qū)軌道巷經(jīng)歷強烈動壓擾動，圍巖變形大，斷面收縮嚴重，無法滿足人員、材料、設(shè)備運輸使用，經(jīng)過反復(fù)維修，效果并不明顯[2-3]。因此，決定采用“中空注漿錨桿+錨索”聯(lián)合支護的方式對圍巖進行加固，從而保證巷道圍巖的穩(wěn)定性，延長巷道服務(wù)年限。

1 概況

211 盤區(qū)軌道巷作為采區(qū)的主要運輸巷道，設(shè)計斷面凈寬5.5m，凈高3.8m，頂板為1.75～2.70m泥灰?guī)r。該巷道設(shè)計服務(wù)年限較長，經(jīng)過多次維修后，巷道兩幫松軟，部分地段頂板破碎。為了應(yīng)對巷道斷面大、兩幫松軟、受動壓擾動、支護困難的問題，先后進行了兩次不同支護方案的試驗應(yīng)用。

第一次方案的實施：在211 盤區(qū)軌道巷局部巷道圍巖較破碎范圍內(nèi)施工混凝土柱子。混凝土柱子規(guī)格為1.5×1.0m，豎筋采用Ф20mm 螺紋鋼，網(wǎng)度272×215mm；橫筋采用Ф12mm 圓鋼，間距250mm；混凝土標號C30。混凝土柱子施工方式為：每隔30m 施工一對，共施工21 對。每對柱子施工完畢后，在兩根柱子頂部之間密鋪11#工字鋼。隨著8205 工作面回采，巷道壓力逐漸增大，混凝土柱子出現(xiàn)開裂、掉渣，工字鋼出現(xiàn)彎曲變形等現(xiàn)象。其缺點還體現(xiàn)在混凝土柱子施工速度較慢，人工成本較高。

第二次方案的實施：在211 盤區(qū)軌道巷至8205工作面皮帶巷口20m 范圍內(nèi)試用“錨索+U25 拱形支架”錨噴支護。U25 拱形支架為10 架，但支護效果并不理想，主要存在以下問題：（1）巷道為矩形斷面，拱架貼頂性不好，需背板盤幫構(gòu)頂，支護強度大大降低。（2）巷道斷面大，底板起伏不平，拱架間連接困難，無法形成整體，且部分高低不平段，拱架蹬空吊腿，需加長拱腿，造成拱架加工困難。（3）U25 拱架拱部運輸長度5.7m，高度2.4m，運輸困難。（4）拱架蹬空吊腿后需施工拱架基礎(chǔ)或穿鞋，支護強度大大降低。

2 巷道優(yōu)化支護方式

從經(jīng)濟性以及安全性方面綜合考慮，決定采用“中空注漿錨桿+錨索”聯(lián)合支護的方式進行巷道圍巖加固。

2.1 中空注漿錨桿+錨索支護

211 盤區(qū)軌道巷掘進斷面形狀為矩形，斷面尺寸為4500mm×2500mm。此巷道布置于2#煤層中，切頂沿底掘進，支護方式采用高預(yù)應(yīng)力錨桿錨索組合支護[4]。

圍巖支護方式：頂部采用Ф22×2400mm螺紋鋼錨桿，間排距為1000mm×1000mm，每兩排錨桿間布置兩根中空注漿錨索，間排距為2000mm×2000mm；兩幫采用中空注漿錨桿，間排距1000mm×1000mm，頂部錨桿距離頂角200mm，角度向頂板傾斜12°。

2.2 注漿加固

高分子注漿材料的使用能夠?qū)ぷ髅鏀鄬犹幟罕诩绊斆浩鸬接行У墓探Y(jié)作用，提高巷道圍巖整體強度，滿足生產(chǎn)與安全的需要。

中空注漿錨桿與錨索的使用，能夠使圍巖形成統(tǒng)一的整體，有效固結(jié)半徑在1.5～2.0m 之間，能夠充分發(fā)揮錨索的懸吊作用，固結(jié)破碎煤壁，提高兩幫煤壁強度，減小變形，提高承載力。

3 支護效果

對整體圍巖注漿完成后，通過安裝變形監(jiān)測裝置對圍巖變形情況進行觀測。觀察圖1 可以看出：

圖1 巷道圍巖變形量隨時間變化關(guān)系

（1）巷道表面位移中，頂?shù)装逡平孔畲鬄?9mm，兩幫移近量最大為25mm，相比之前支護時的頂板下沉量300mm 而言，變形量下降90.34%，說明該支護方案對于控制圍巖變形具有顯著效果。

（2）在圍巖變形中，主要表現(xiàn)為頂?shù)装宓淖冃危瑑蓭妥冃瘟看巍?/p>

（3）除對已監(jiān)測段巷道進行連續(xù)觀測外，對其他地點隨機進行觀測，發(fā)現(xiàn)兩幫最大移近量不超過24mm，頂?shù)装逡平孔畲蟛怀^27mm。主要原因在于監(jiān)測段巷道處于施工初期，受礦壓擾動明顯。

4 結(jié)語

（1）對松軟破碎圍巖巷道采用“中空注漿錨桿+錨索”聯(lián)合支護方案后，對破碎圍巖巷道頂板起到粘結(jié)加固作用，控制圍巖的擴容變形。

（2）對211 盤區(qū)軌道巷兩側(cè)變形的控制關(guān)鍵在于提高煤幫承載能力，增加煤幫塑性區(qū)范圍。

（3）現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)有效解決了松軟破碎圍巖下巷道施工、維護等難題，控制了巷道圍巖變形，頂?shù)装逡平孔畲罂刂圃?9mm 以內(nèi)，變形量下降90.34%，兩幫移近量控制在25mm 以內(nèi)。“中空注漿錨桿+錨索”聯(lián)合支護方式提高了圍巖整體承載力，有效控制圍巖變形，對于加強支護具有重要意義。