淮南矿业（集团）有限责任公司 顾桥矿 安徽淮南 232100
摘要：在深井高地压软岩巷道破坏机理及变形规律的基础上，分析研究深井高地压超小净距过巷在承受超高集中点荷载时的受力状态，并以此为依据对顾桥矿北一11-2胶带机下山巷道与1125（1）轨顺车场巷道过巷段进行加固方案设计，通过变形监控结果可以确定包括底板注浆、底板铺工字钢、肩窝锚索加强支护、顶板接木点柱在内的施工简易、成本低廉的联合支护体系可满足深井高地压超小净距过巷承受超高集中点荷载的使用要求。
关键词：高地压；动压软岩巷道；小净距；过巷
1、巷道破坏机理
图二 底板受力途径
深井高地压软岩巷道受力如图所示，上覆岩土层产生的垂直竖向应力以及由垂直应力产生的水平向应力（特殊地层的构造应力除外），水平向应力大小由竖向应力及侧向压力系数决定，而侧向压力系数主要跟岩土层特性相关，因此巷道破坏变形主要是由垂直竖向应力产出的。顶板直接承受垂直竖向应力产生下沉，帮部受水平应力影响会向内收敛。
底板并不直接受力，但其发生变形（底鼓），说明其承受应力。其受力途径如图所示：根据岩石力学理论巷道围岩的三维受力状态可简化为二维受力状态，在主应力及次应力作用下围岩发生剪切破坏形成塑性破坏区，塑性破坏区内的围岩剪切破坏后延破裂面有位移的趋势，因此主应力方向由垂直改变为延着破裂面方向，即主应力一改变为主应力二，由此依次应力传递，在地板下方形成向上的或有一定角度向上的主应力四，进而产生变形。
2、过巷的受力状态分析
在没有外在荷载作用的条件下，过巷上方不承受垂直竖向应力，因此在没有外荷载的作用下不会发生结构破坏；因承受水平应力，因此帮部会发生两帮位移。
但过巷上方覆盖岩土层较薄且较为破碎，已经不具有承载能力，当过巷上方承受荷载时，只有依靠过巷下方支护结构的承载能力进行承担，因此必须对过巷段进行加固。过巷段加固首先应改变通过底板岩性，将底板由荷载转化为承载结构，通过注浆将底板粘结为一整体，并通过上方铺设工字钢的方法形成简支梁结构；在过巷下方顶板上直接接木点柱，确保过巷的承载能力；最后，在过巷肩窝位置施工一排走向加固锚索，直接对过巷的两帮进行加固，防止发生过大变形，影响过巷使用，同时与棚梁形成悬吊梁结构加固底板。
3、工程实例
3.1工程概况
顾桥矿北一11-2胶带机下山巷道以70°交叉角从1125（1）轨顺车场巷道下方通过，过巷设计净岩柱为2.8m，但经过多次卧底巷修后净岩柱有所减小，预计净岩柱仅为1.8m。北一11-2胶带下山巷道设计净断面宽×高=5.0×4.1m，支护形式为架棚巷道+锚固管注浆；1125（1）轨顺车场巷道设计净断面宽×高=5.2×4.2m，支护形式为架棚巷道+锚固管注浆。
图三 过巷示意图
1125（1）工作面综采设备由1125（1）轨顺车场巷道打运至工作面组装。为保证综采大件设备在过巷段上方安全通过，防止综采大件设备打运期间过巷段发生结构性破坏，对过巷段采取了一系列加强支护措施。
3.2 加固方案
过巷加固从过巷段底板、下过巷顶板两个方面进行：过巷段底板采取了底板注浆、上铺工字钢梁的加固方案，下过巷顶板采取了肩窝位置锚索加强支护、顶板接点木柱的加固方案。
底板注浆：过巷段及过巷段前后5m范围内巷道进行底板注浆。
注浆原理是通过对巷道底板进行注浆，充填松散围岩和空旷处，利用浆液胶结破碎松散岩层，在其外围形成完整的注浆帷幕带和围岩一起共同承载，具有良好的整体性【1】。
图五 工字钢梁布置图
施工难点：底板较为破碎，成孔困难。解决办法：注浆孔使用风锤打眼，采用套孔方式施工，先按成孔孔深注浆，待浆液凝固再套孔至浅孔设计深度注浆，最后换用2500mm钎杆配φ32mm或者φ28mm钻头施工至深孔设计深度[2]。
技术参数：底板注浆采用注浆胶囊管注浆；注浆孔排距3m，间距2m，可适当调整，浅孔孔深1.5m，深孔孔深2.5m，两侧注浆孔墙体方向不下于15°倒扎角[3]；注浆浆液选用PC32.5水泥，浆液水灰比在0.75:1～1.25:1之间调节（根据现场吸浆量情况确定）；浅孔终孔压力0.5Mpa，深孔终孔压力1MPa。
底板铺工字钢梁：为避免过综采大件设备时，因过巷段点集中荷载较大造成过巷段结构性破坏，在过巷段底板上方、轨道下方铺设两层工字钢梁。下层延巷道走向均匀铺设5根10m长11#工字钢梁垫底（过巷两侧各搭接2.5m），上层垂直巷道走向均匀铺设5根5m长11#工字钢梁[4]。有效的将集中点荷载转化为巷道范围内线荷载，且底层工字钢梁起到了简支梁的作业，将部分过巷段荷载转移到过巷段两边。
肩窝锚索加强支护：在过巷段下方，北一11-2胶带机下山巷道对应过巷段两侧肩窝位置各以15°角施工一排T型钢带梁进行加固，锚索规格：Φ21.8×6200mm。主要目的是通过加强锚索与原巷道U型棚棚梁组成悬吊梁体系，加强过巷段下方巷道顶板的承载力，减少顶板下沉量[5]。
图六 T型锚索梁及点木柱布置图
顶板接木点柱：在过巷段下方，北一11-2胶带机下山巷道对应过巷段顶板中心位置接一排木点柱，木点柱为直径不小于300mm的松树圆木，木点柱间距与原巷道U型棚间距相同，均为400mm（点柱接在U型棚棚梁上）。对过巷段直接起到支撑作用。
3.3加固方案效果
在综采大件设备打运前及打运期间，在过巷段下方巷道的两帮及顶点设置测点，通过检测巷道顶底板移近量、两帮移近量对过巷段进行监测，发现异常（单日顶底板移近量大于10mm、顶底板移近量累计100mm；单日两帮移近量大于50mm、两帮移近量累计500mm），及时停止打运[6]。
通过2个月的累计观察，顶底板移近量为0mm；两帮移近量累计移近量80mm，日平均移近量约为1mm。
4、结论
（1）从监测结果可以看出，过巷段底板注浆、上铺工字梁、锚索加强支护、顶板接木点柱的加固方案效果良好，顶底板移近量为0mm，两帮移近量亦在正常范围内。
（2）超短净岩柱过巷段通过底板注浆、上铺工字梁、锚索加强支护、顶板接木点柱加固方案加固，可承受较高的荷载，点荷载为17t（综采支架+平板车重量）。
（3）选择的加固方案有效，参数合理，可以为以后类似超短净岩柱过巷承受高荷载的加固工程提供借鉴。
参考文献：
［1］钟玉明.浅谈注浆加固原理[J].中国高新技术企业,2009,（3）:127-128.
［2］ 侯志凌，等.巷道拉拔锚杆支护组合梁理论探讨[J].工程技术,2016,（5）:284-285.
［3］ 张永成，注浆技术[M]. 煤炭工业,2012.8:235-506.
［4］ 何满潮，晏玉书.软岩的概念及其分类[C]．中国CSRM软岩工程专业委员会第二届学术大会论文集，1999:37-47.
［5］ 刘泉声，康永止．顾桥煤矿深井岩巷破碎软弱围岩支护方法探索[J]．岩土力学学报，2011.10:3097-3014.
［6］ 董方庭,宋宏伟.巷道围岩松动圈支护理论[J]．煤炭学报，1994.2:21-32.
论文作者:闪涛,李锐,邱东初
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
标签：巷道论文; 底板论文; 应力论文; 荷载论文; 顶板论文; 注浆论文; 围岩论文; 《防护工程》2017年第16期论文;