摘要：南翼（8~6-2）采区2.5m绞车房硐室，距11-1煤底板10.1~12.9m，围岩以泥岩、煤线和砂质泥岩为主，岩层较为破碎，底板加固方案采用分步联合支护理念。即底板注浆锚索+底角注浆花管+底角地梁等多重措施相结合的手段。通过注浆补强修复底板破损区域，增强围岩；通过底角注浆花管，增强底板抗剪切滑移能力；底角地梁优化底板承载结构；通过锚索支护实现应力转移，并扩大承载圈，进一步恢复改善围岩应力状态，实现巷道稳定的根本控制。
关键词：泥岩; 破碎; 联合支护; 承载; 恢复改善
1 概述
顾北矿南翼（8~6-2）采区2.5m绞车房硐室，位于11-1煤底板以下南翼（8~6-2）采区轨道斜巷与-648南翼轨道大巷相交处，巷道东侧为南翼回风大巷。距11-1煤底板10.1~12.9m，围岩以泥岩、煤线和砂质泥岩为主，岩层较为破碎，产状为35°∠13°。
2 巷道变形和严重底鼓的原因分析
影响巷道变形破坏的主要因素有：围岩性质、地质构造与围岩应力、水理作用、巷道布置、支护形式和采动影响等。
2.1围岩性质
由于大巷围岩以含膨胀性矿物的泥岩和含较多泥质的粉砂岩为主，层理、节理较发育，岩层结构为薄层裂隙化组合，强度较低，尤其是抗剪切能力较弱，出现遇水膨胀和泥化现象，对巷道变形和严重底鼓起着决定性的作用。
2.2地质构造与围岩应力
由于巷道穿过地层的地质构造非常复杂，易引发巷道变形破坏。从现场巷道破坏方式分析，井田实际应力场的主应力方向应当是水平的，由于巷道水平方向的应力较大，巷道底板更容易发生破坏，岩层产生扩容剪胀变形、塑性流动，从而引起底板鼓起。由于底板的水平应力在很长时间内不能得到释放，巷道掘出后围岩特别是底板围岩变形在很长时间内难以稳定，变形稳定后，由于破坏范围较大，底板也会发生较大流变变形。
2.3水理作用
水（包括地下水和空气湿度）对巷道底鼓的影响主要通过水理作用表现出来。巷道围岩受浸水或风化后变化表现为强度降低；泥质胶结的岩层的泥化、崩解，甚至强度完全丧失；含有蒙脱石、伊利石等膨胀性矿物岩层，浸水后产生膨胀性底鼓。这些区域的巷道破坏情况明显比围岩比较干燥的地方严重，底鼓程度也较一般地段大得多。
3 底板加固设计思路
底板加固方案采用分步联合支护理念。 针对底板岩性软弱及赋存高地应力的特点，底板加固采取底板注浆锚索+底角注浆花管+底角地梁等多重措施相结合的手段。通过注浆补强修复底板破损区域，增强围岩；通过底角注浆花管，增强底板抗剪切滑移能力；底角地梁优化底板承载结构；通过锚索支护实现应力转移，并扩大承载圈，进一步恢复改善围岩应力状态，实现巷道稳定的根本控制。施工范围为绞车房硐室及前方15米绳道巷道。
4 支护方案与技术要求
4.1 绳道加固设计
4.1.1施工顺序
(1) 浇筑砼地坪
为了防止钻机打底板眼时掉矸塌孔，先施作一层砼地坪，厚度30～50mm；
(2) 底板浅部注浆
为防止打底板锚索深孔时底板浅部松动碎矸塌孔，地坪浇好后，先进行底板浅部注浆。若打底板眼不塌孔，也可不进行浅孔注浆。
(3) 挖卸压槽
按照锚注孔的位置挖500×500×500mm底槽，在槽内打锚索孔，同时可起到底板卸压的作用。
(4) 施工注浆锚索
(5) 深孔注浆。注浆压力为4～5MPa；
(6) 底角注浆花管。注浆管为脚手架花管，φ=48mm，壁厚3.5mm，长5m，排距2m，注浆压力5Mpa；
(7) 施工底角地梁。
4.1.2绳道底板支护参数与技术要求
(1) 浅孔注浆
每排布置3个浅孔，排距2000mm，孔深1～1.2m，孔径42mm，浅孔注浆管规格：4分注浆管，长550mm，浅孔封孔采用棉纱和树脂药卷封孔，注浆压力2～3MPa，稳压时间3～5分钟。
(2) 底板注浆锚索
绳道底板注浆锚索采用排式布置，排距2m，每排3根，均垂直于底板，如图2.2所示。锚索规格：Φ21.8×7200mm。
封孔浆材为42.5MP普通硅酸盐水泥配制的水泥浆（浆液水灰比0.6：1左右）。封孔段长度为300mm，封孔浆完全凝固后注浆，同时全长锚固锚索。
(3) 底板深孔注浆
注浆材料选用水泥浆材，即水泥——水玻璃双液浆。水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥。
深部高压注浆压力6～8MPa。水泥浆的水灰比应控制在(0.65～0.9): l。水玻璃浓度一般应控制在10～30 Be。水泥浆与水玻璃之比应控制在1: (0.1～0.15)。
(4) 底角注浆花管
采用φ48mmL=5m的脚手架花管，位于两帮300mm处施作，排距2m。可起到抗滑移剪切的作用。注浆材料选用水泥浆材，即水泥—水玻璃双液浆。水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥。
(5) 底角地梁
底角地梁为预制钢筋笼放置于底角处，之后浇筑混凝土。可与底板形成组合拱结构，利于底板稳定。
先在距底板270mm高度打地帮角锚杆，规格φ22L2500mm，排距1500mm。预制钢筋笼(三角形截面)，纵筋φ10mm，箍筋φ6mm，敷设于底角，浇筑强度等级C20的混凝土。
4.2 绞车基础加固设计
基础掏挖过程中要使用锚杆（φ22mm，L=2500mm）对帮部进行支护，锚杆间排距700×700mm，挂φ6钢筋网。基础坑墙距底板1.0m处施工水平锚索（φ22mm，L=7200mm），锚索间排距1.5×1.5m，下扎角度30°。
(1)基础底部施工槽钢组合锚索，槽钢采用14#槽钢，要求紧贴岩面，锚索采用中空注浆锚索（φ22mm，L=8300mm），锚索外露1.0m，间排距1.0m×1.0m；锚索施工完毕后，对基础底部进行注浆加固。
(2)施工注浆花管，φ48mmL=7m的脚手架花管，距基底400mm处施作，与水平线夹角45°，外露300~400mm，如图2.5所示。
图2.5 绞车基础加固设计
5 效果结论
随着矿井逐步转入深部开采，硐室底板支护难的问题越来越突出。硐室（变电所、水泵房等）由于相邻巷道较多，巷道应力集中并相互叠加，造成巷道支护难度较大，易底臌。该联合支护技术为矿井解决特殊、困难条件下的巷道硐室底板加固提供了非常有效的技术手段，推广应用前景十分可观。我矿南翼轨道大巷2.5m绞车房采用该技术后，到目前已有2年时间了，巷道底板无底臌现象。
论文作者:魏修立,孙发严,杜继国
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/31
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