深部軟巖巷道“雙殼”支護方法應用實踐

郝曉偉

（中煤西北能源有限公司生產服務中心，內蒙古 鄂爾多斯 017200）

0 引言

隨采動礦壓顯現愈加強烈，圍巖巷道變形破壞現象頻發，對采掘工作面的施工人員造成安全威脅。對深部軟巖巷道，在巷道開挖后，巷道的兩幫和頂部可能會出現局部應力集中區，并且由于深部圍巖巖層的復雜性，會出現大范圍破壞，造成破碎性“軟”巖，易發生流變和大變形。文獻[3]提出非連續“雙殼”圍巖控制理論。但對深部軟巖巷道支護問題，由于影響因素過多，情況過于復雜。因此，以內蒙古某礦南二行人下山上段巖巷支護為研究對象，該位置為傳統錨網索加固方式，受到復合頂板影響，巷道支護效果不佳，基于此，提出“雙殼”支護方法。

1 深部軟巖巷道“雙殼”支護方法技術原理

南二行人下山上段為巖巷，錨網索支護方式，由于頂板為復合頂板，巷道圍巖巖性較差，破壞深度較大，且中深部破壞較為連貫，圍巖整體表現出較大破碎性的情況，表現的比較“軟”；普通的巷道支護效果不佳，具有危險性。為了提高支護效果，采取注漿加固對圍巖進行“改性”。通過淺孔進行初步形成帷幕（第一道殼），起到防滲透及初步固結的作業，深孔進行進一步加固，同時使破碎巖石完全進行膠結在一起（第二道殼），更好地承載礦山壓力。通過對巷道圍巖進行注漿，利用漿液膠結破碎松軟巖層，填充松散巖層和空曠處，在其外圍形成完整的注漿帷幕帶和圍巖一起共同承載礦山壓力，阻止巷道周圍來壓造成的巷道變形。

與以往注漿支護方法相比，省去噴漿封閉巷道，利用“雙殼”理論中的第一道殼（即淺孔注漿）固結、封堵巷道圍巖裂隙，形成封閉的注漿空間。

2 現場工程試驗

2.1 巷道地質概況

南二行人下山位于南二采區，作為采區行人通道，為采區進行服務。南二行人下山有測量點8#開始，現已施工至測量點2#?，F已完成施工段約200m，巷道仍正常向前進尺。南二行人下山最大坡度22°，且巷道處于斷層F57及灰巖富水地段影響，巷道頂板以上4位～5位粉砂巖結構，質地松軟，遇水膨脹，巷道內現已完成噴漿區域40m，后期將繼續進行噴漿施工。此段巷道需提前進行預注漿加固，重點加固區域應礦方要求暫定由永久測量點10#前10m處開始往上山方向施工100m。

2.2 支護注漿方法

首先，采用帷幕注漿方式，按深淺孔進行布置鉆孔，帷幕注漿主要目的淺孔進行初步形成一道幕墻，起到防滲及初步固結的作用；其次深孔進行進一步加固同時使破碎巖石完全進行膠結在一起，更好的承載礦山壓力。

檢查泵及注漿管路的連接等情況打開輸出閥門開始注漿暫停注漿繼續注漿結束注漿用清水清洗泵和注漿管路。

注漿管連接順序為注漿實管+封口器+注漿花管（從外到里），原則上注漿管的安裝長度要比注漿孔深度短500mm～1000mm。

注漿標準為以巷道表面漏漿較大時停止或者注漿壓力達到設計值并穩定在設計值時停止。

注漿順序為此次注漿原則上依次成排進行施工，先幫后頂，先下部后上部的方式進行施工。對每一排注漿可隔排注漿，隔排打眼；先初注，后復注，間歇式反復注漿的方式；注漿前須在注漿管口安裝泄壓閥及截止閥配合使用，單孔注漿完成后要先進行泄壓再進行換孔，在發生漏漿時要及時關閉截止閥。

注漿材料嚴格按水灰比配制，并攪拌均勻。注漿過程中應注意壓力不可過高，如出現異常，應降低注漿壓力。

注漿量為原則上注滿為止，當達到注漿壓力上限或者漏漿難以封堵時，停止注漿，注漿過程中應反復間歇式注漿。

注漿材料：淺孔注漿材料為JDAQ-4型無機充填加固材料初凝快、微膨脹、高滲透、高流動、高強度。深孔注漿壓力控制在3MPa～5MPa，水灰比按0.3∶1進行調配，A、B組份使用配比（質量）1∶1。

深孔注漿材料為JD-WJF-1型無機加固材料為微膨脹、高流動性、高強度。深孔注漿壓力控制在6MPa～10MPa，水灰比按0.3～0.45∶1進行調配。

2.3 鉆孔布置及參數設計

在測量點10#位置處開始施工第1排鉆孔，往上山方向依次施工，鉆孔排距均為4.0m，共計25排，如圖1（a）所示。每排孔幫部從上至下標記為1#，2#，3#孔，面向迎頭頂板鉆孔由左至右標記為1#，2#，3#孔；頂板每排布置3個鉆孔，在巷中布置一個，角度控制在0°～5°；兩側各一個，孔距為1.6m，角度分別為20°；孔深均為4.0 m。具體參數見表1。幫部鉆孔，高幫每排布置3個鉆孔，由上至下標記為1#，2#，3#孔；1#孔上行60°，2#孔間距1.0m，上行30°進行施工；3#孔間距1.0m，0°施工；孔深均為4.0m。低幫每排布置2個鉆孔，由上至下標記為1#，2#孔；1#孔上行45°；2#孔間距1.5m，上行15°進行施工；孔深均為5.0m。

圖1 注漿孔布置示意圖

表1 鉆孔參數

深孔與淺孔間隔進行施工，如表1所示，深孔與深孔排距為4.0m，淺孔與深孔排距為2.0m。待淺孔施工一段距離，即30m～50m再進行施工深孔，深淺孔交替進行施工。深孔與淺孔參數基本一致，深孔鉆孔深度為6m，封孔深度控制在4.0m，其余不變。淺孔共計施工25排，每排8個孔，合計1200 m，如圖1（b）所示。深孔注漿壓力控制在6MPa～10MPa，水灰比按0.3～0.45∶1進行調配，保證注漿效果。深孔打眼可采用錨桿鉆機進行施工，孔徑28mm/32mm。深孔原則上采取成排布置，現場施工時根據注漿情況可適當調整。

淺孔使用JD-WJF-4型加固材料，具有良好的抗水性，凝結時間較快，高抗壓性等優點，深孔使用JD-WJF-1型加固材料，具有良好耐壓，凝結時間較快，高抗壓性等優點。通過淺孔進行初步形成第一道“殼”，起到防滲透及初步固結的作業，淺孔注漿巷道長度100m，注漿孔排距4m，共計25排，每個斷面8個孔，孔深4m，使用JD-WJF-4型加固材料。深孔進行第二步加固，同時使破碎巖石完全進行膠結在一起，形成第二道“殼”，深孔注漿巷道長度100m，注漿孔排距4m，共計24排，每個斷面8個孔，孔深6m，使用JD-WJF-1型加固材料。

3 支護效果考察

巷道支護工作完成后，為檢驗支護效果，設立對比試驗，巷道10點17m～80m，長度63m，未進行注漿，作為與注漿巷道效果對比巷道，并對巷道圍巖總變形量和巷道圍巖十字位移情況進行了為期2個月的跟蹤觀測，結果如圖2所示。

圖2 支護效果對比研究

從圖2可看出，深淺孔雙孔注漿支護方法對巷道支護工作效果明顯，基本為出現圍巖變形。相比對比試驗來說，巷道圍巖總變形量變化值為750mm，掘進后巷道變形嚴重，因此需要加快推廣使用深淺孔“雙殼”支護方法。

4 結論

該文根據深部軟巖“雙殼”支護理論，提出了軟巖巷道“雙殼”支護方法。淺孔進行初步形成幕墻，起到防滲及初步固結的作用，深孔進行進一步加固，同時使破碎巖石完全進行膠結。在內蒙古某礦南二行人下山上段巖巷支護中應用，通過對比試驗考察支護效果發現，采用深淺孔“雙殼”支護方法后巷道基本不發生變形，支護效果良好，為解決深部軟巖巷道支護難題提供了一種新的思路。