大尺寸矩形巷道過陷落柱帶聯合支護方案的優化

鄯夢濤

（陽泉市上社二景煤炭有限責任公司，山西 陽泉 045100）

陽泉市上社二景煤礦五盤區第二回風巷為5800 mm×4000 mm 矩形斷面煤巷，屬于典型的大尺寸斷面巷道結構。該回風巷的直接頂是泥巖，平均厚度為800 mm，基本頂為6580 mm 厚的細砂巖；直接底是厚度為1000 mm 的泥巖；基本底是厚度為2400 mm 的粉砂巖。根據三維地震勘探資料，在距離回風巷約90 m 的位置有DX14 陷落柱，長軸位置最長為60 m，短軸位置最長為40 m，陷落柱為下面小、上面大的“陀螺狀”。

巷道接近該區域時，經常出現片幫、冒頂、圍巖變形的問題。目前主要是通過補打錨桿、增加支護單體等方式來加強過陷落柱區域的巷道圍巖結構，但效果并不明顯。本文以五盤區第二回風巷過陷落柱區域為研究對象，提出了“超前淺部鉆孔注漿+深部柔性管注漿+錨索網支護”的聯合支護工藝，提升了巷道圍巖的穩定性。

1 陷落柱區域地質結構分析

為了提高陷落柱區域地質結構分析的準確性，利用應力解除法對陷落柱區域進行地應力測試，其最大垂直應力為14.1 MPa，最大水平應力為13.3 MPa。陷落柱本身在不同方向上會出現不同的應力分布情況，而且分布有很多裂隙、節理，在陷落柱內部會形成一個相互貫通且又應力集中的柱狀結構。陷落柱內部的應力分布模型如圖1[1]。基于陷落柱斷裂力學，陷落柱構造區域圍巖破壞所需的力可表示為[2]：

圖1 陷落柱內部應力分布示意圖

式中：h為陷落柱高度，取44 m；C為陷落柱四周圍巖的內聚力，取15.5 MPa；γ為陷落柱上側巖層的容重，取16.4 N/m3；H為陷落柱上側巖層的厚度，取19.6 m；φ為圍巖內摩擦角，取15°；d為陷落柱上的裂紋長度，取70 m；α為陷落柱夾角，取75°；k為巖層的斷裂韌度，取23 MPa。

根據斷裂理論，此時陷落柱構造區域圍巖破壞所需的力約為F=54.97 Pa ＞1，因此陷落柱區域的圍巖會被破壞掉。

3）注漿范圍選擇。根據井下的地質勘探及彈塑性力學塑性區邊界的徑向應力情況[4]，可以計算出陷落柱區域的塑性邊界半徑為20 m，井下陷落柱的半徑實測為17.7 m，其塑性區的半徑為7.2 m。因此，為了保證對圍巖加固的可靠性，注漿范圍需要大于2（20 m+17.7 m+7.2 m）=89.8 m。故最終選擇的注漿范圍為90 m。

1）圍巖破壞所需的力和陷落柱上的裂紋長度d呈正相關，裂紋長度越大，巷道圍巖越容易被破壞；

結合陷落柱應力厚筒壁四區理論，當巷道挖掘到陷落柱區域后集中應力會向四周的圍巖釋放，導致巷道圍巖塑性破壞，從而更迅速地使圍巖應力快速釋放。巷道的超前應力會跟隨著巷道的掘進慢慢向著陷落柱方向轉移，使塑性破壞區域內的應力變差，加速了圍巖的蠕變，使圍巖的變形表現出極強的流動性，導致了圍巖的二次破壞。

3）陷落柱圍巖的變形還和作業區域內上頂板巖層厚度、陷落柱覆巖層平均容重等有關。

2）圍巖破壞所需的力和巖層的斷裂韌度呈反比，韌度越差其越容易遭到破壞；

因此，對過陷落柱區域的改善應增加圍巖的應力強度，減少圍巖自身的裂隙，提高其在應力作用下的穩定性和可靠性，防止變形失穩。

2 過陷落柱支護方案

導致陷落柱區域圍巖穩定性差的主要原因是圍巖強度低、應力集中。因此根據新奧法支護理論，結合井下的實際情況把注漿加固和井下現有的錨網索支護體系相結合，確定采用“超前淺部鉆孔注漿+深部柔性管注漿+錨索網支護”的聯合支護工藝。

2.1 超前預注漿加固

注漿加固的目的是提高巷道圍巖的結構強度，巷道圍巖結構強度的提升一方面是要將外側破碎圍巖進行加固，使其凝結為一個完整的結構，通過人為處理的方式增加圍巖的應力強度和斷裂韌度，減少圍巖的裂隙長度和裂隙數量；另一方面是要增加頂板巖層厚度及陷落柱覆巖層平均容重，可以通過將淺部圍巖和深部圍巖進行連接，提高圍巖的殘余強度，減少陷落柱內部的應力差。因此，提出了超前預注漿加固，采用了超前淺孔注漿+深部柔性管注漿聯合作業模式[3]。

1）注漿料和柔性注漿管的選擇。通過地質勘探分析，陷落柱區域內沒有明顯的滲水、涌水情況，說明該區域非積水區域，且巖壁內并沒有形成貫通的裂縫，因此選擇了流動性較好的聯邦雙液注漿料。根據在井下的實際灌注測試，結合流動性和凝固時間，確定注漿料的水灰比=0.8:1。柔性注漿管則采用一次性的鋼絲骨架柔性管。

可以根據改良措施的不同將治理方法分為物理、化學、生物和綜合改良，不同地區由于土壤鹽堿化程度、性質不同，其具體適合的改良措施也不盡相同。

將各測點的圍巖變形情況進行匯總，將其變形量和其他支護方式下的變形量進行對比，結果如圖5。

在錨網索支護時最大限度地利用現有的支護結構，減少井下作業量。錨網索整體支護結構如圖3。

根據式（1）分析：

播種期的小麥病害主要以條銹病、白粉病、雪霉葉枯病和黃矮病為主，同時要防治地下害蟲。該時期的小麥剛萌發，物理防治會對苗有一定的損傷，一般以化學防治為主。在前期拌種時，可采用藥劑拌種控制苗期地下害蟲和蚜蟲危害，預防小麥黃矮病的發生。

通過對流道的有限元分析可以看出：在閥瓣開啟時，流道所受壓力最大，隨著開度逐漸增加，閥道流速逐漸增加，流道所受力逐漸減小，在開度達到15%～30%時，流速達到最大，再繼續增加開度，對流速的影響可以忽略不計，但通過比較4種狀態可以看出，閥瓣開度越大，閥瓣上壓力的結集范圍越小。在流線圖中也可以清晰看出流體在閥體底部形成渦流，流體在流道中的運動路線也可以找到。這為流道的受力分析，流體沖擊的預測和防范及流道的結構優化提供了一些基本的理論基礎。

煤礦井下注漿加固鉆孔布置結構如圖2。

圖2 超前淺孔注漿+深部柔性管注漿鉆孔布置結構（mm）

2.2 錨網索支護

陷落柱區域內巷道圍巖在應力和作業擾動的作用下位移量極大，巷道圍巖很難保持穩定，需要通過錨桿和錨索的錨固作用[6]，提高對圍巖的支護阻力，降低圍巖的變形，提高巷道的穩定性。

繪畫審美上，中國畫追求詩意的傳達。蘇軾認為王維“詩中有畫，畫中有詩”，這從本質上體現出詩意精神是中國畫的內在特質之一。清代畫家惲南田追求簡淡清遠的審美意趣，體現在繪畫上就是“畫以簡貴為尚，簡之入微，則洗盡塵滓，獨存孤迥，煙鬟翠黛斂容而退矣。”[12]畫家的審美意趣會在繪畫中有充分的展現。所以，在中國畫教學上，應注重培養學生的審美境界，提升其繪畫的追求品味。

圖3 井下巷道錨網索支護結構示意圖（mm）

如圖3 所示，在巷道頂板上每排設置5 個單體錨索，所使用的錨索的規格為22 mm×6300 mm，各個錨索的間距為1.2 m，錨索間的排距為1 m。頂角錨索距離巷幫約0.5 m 的距離，錨索與巷道頂板相垂直，設置規格為100 mm×100 mm 的鋼筋網。

3 工程應用

根據所制定的井下超前注漿及支護方案，在第二回風巷進入陷落柱前10 m 處開始進行超前注漿并進行錨網索支護。施工完成后，利用十字布點法[7]對巷道圍巖變形情況進行監測，沿著陷落柱方向，共計布置了4 個站點，每個站點之間的距離為12 m。巷道內測量站點布置結構如圖4。

秦鐵崖來京城之前，翻閱舊案卷宗，去了趟證物庫房，翻出這個煙花筒帶在身邊。秦鐵崖道：“你不叫喬十二郎，你是陸楓橋。”

1.2.2 觀察組，采用小切口輔助復位經皮克氏針內固定術 和對照組同樣的先對患兒基礎麻醉同時行臂叢神經麻醉和鋪巾消毒，取仰臥位。從肘內側或外側入路取2-3cm切口，切開皮膚和筋膜，分離肌肉組織，顯露骨折端，再將手指伸入探查骨折端，清除積血及骨折端陷插的軟組織，然后牽引矯正前后及側方的移位，可以結合C臂透視機確認復位滿意后，再經皮克氏針從內外髁交叉固定，然后剪斷克氏針尾端，沖洗傷口，內置引流管，最后縫合包扎傷口，最后石膏固定。

4）鉆孔深度及注漿方案選擇。鉆孔深度主要結合井下地質勘探情況，其淺孔鉆進的深度要大于區域內圍巖表層的破碎深度[5]，取10 m。深孔鉆進的深度要能夠將淺部巖層和深部巖層連接起來，取21 m。為了滿足大深度、長距離的注漿需求，在注漿方案選擇上，選擇了循環注漿的模式。

圖4 井下巷道表面圍巖變形監測點布置位置示意圖

2）注漿壓力選擇。巷道標高為+347～+488 m，可計算出此區域內的最低注漿壓力需要8 MPa，但結合注漿過程中的黏度、注漿距離的變化，最終確認注漿壓力為10～13 MPa。

圖5 不同方案下巷道圍巖變形情況匯總

由實際對比結果可知，優化后巷道頂板的最大位移量為214 mm，比無支護情況下787 mm 的變形量降低了72.8%。巷道側幫的位移量由無支護情況下的761 mm 降低到了205 mm，位移量降低了73.1%。

結果表明，超前淺部鉆孔注漿+深部柔性管注漿+錨索網支護聯合支護工藝，能夠顯著降低大尺寸巷道在過陷落柱時巷道圍巖的變形，確保了作業的穩定性和安全性。

在自然界中，花色苷除以糖基化形式存在外，還存在多種酰基化結構。酰基化通常是在形成花色素-3-葡萄糖苷的基礎上，酰基化基團取代糖基上某個羥基形成的。花色苷的酰基化取代基團有脂肪族和芳香族兩大類。由于取代基團不同、取代位置不同，自然界的花色苷種類繁多，目前報道的種類已達400多種[6]。

4 結論

對陷落柱區域巷道圍巖失穩原因進行了分析，并針對性地提出了改善方案，主要結論：

在500 kV電壓等級中，電壓互感器的允許測量誤差為2‰。考慮到斷路器和隔離開關的接觸電阻等因素，當任意兩回出線的電壓互感器量測值之差超過6‰(即2.2 kV)時，則認定有電壓互感器發生故障。

1）圍巖強度低、應力集中是導致過陷落柱區域圍巖穩定性差的主要原因，應從提高圍巖結構強度、減少應力集中方面入手制定改善方案。

2）超前淺部鉆孔注漿+深部柔性管注漿+錨索網支護的聯合支護工藝能夠將破碎圍巖形成一個穩固的整體，提高其穩定性。

3）新方案的應用結果表明，優化后巷道頂板變形量能夠比優化前降低72.8%，側幫位移量能夠比優化前降低73.1%。