淮南矿业集团谢一矿 安徽淮南 232000
摘要：针对深部高应力软岩巷道破坏速度快，变形量大，修复困难等问题，在深入分析谢一矿-960m水平C15顶板运输大巷变形破坏机理基础上，提出并实施了一套有效的快速机械化巷道修复综合治理技术。利用侧装机配合电机车卧底排矸，组织平行作业，在时间和空间上，进行分区施工，采用巷道顶帮围岩高强锚网索喷补强支护、全断面注浆加固及底板长锚索的综合技术，巷道修复速度与传统人工修复技术相比提高了7倍，有效控制深井高应力软岩巷道围岩变形。
关键词：深部软岩巷道；巷修机械化；底板锚索；全断面注浆
0引言
矿井进入深部以后，原岩应力与构造应力不断升高，围岩岩性趋于软岩化[1]，浅部同层位的厚层状硬岩到深部后变薄，并次生软弱夹层，同时伴随大量煤线发育，巷道实施的锚网索喷支护体系已不能适应深部高应力巷道变形的需求[2-3]，导致在巷道支护后不久，即发生离层、底臌、片帮等不同类型的破坏，破坏速度快，变形量大，出现“前掘后修、重复翻修”的现象，巷道修复工程量大[4-6]。
1工程概况
谢一矿望峰岗井是国家深井实验矿井，位于位于谢李矿井的深部，一水平-817m，二水平-960m，具有高瓦斯、高地压、高地温的“三高”特点。-960mC15顶板运输巷是-960m水平主要运输道，担负矿井北翼主要运输任务，同时肩负C组煤开采的瓦斯治理需要，服务年限长。该巷全长2600m，净断面5.4×4.1m，直墙半圆拱形，顶帮采用锚网索喷支护，底板不支护。采用综合机械化掘进4个月后，巷道顶部兜肚变形、断锚、断索，围岩变形大，底臌强烈，底臌量达到800-1100mm（图1），严重影响巷道的安全使用，亟需对其进行综合治理。
图1巷道变形破坏情况
2巷道变形破坏机理及原因
（1）地应力高。巷道处于-960m水平，埋深接近1000m，围岩应力大，受力情况复杂。根据对-817m水平地应力测试结果，该区最大水平主应力量值为20.33MPa，水平应力大于铅直应力，侧压系数约为1.12，应力场是以水平应力为主[2]，再加上施工扰动引起的内部应力重新分布，围岩体容易发生卸荷破坏，变形破坏严重。
（2）巷道围岩性质差，强度低。巷道围岩以花斑状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主，岩性较差，且穿过3条落差较大的断层和D16、D17煤线，巷道围岩强度低，稳定性差，软岩的膨胀性显著，再加上高应力、高地温的影响，围岩变形不断的增大，导致支护体破坏、巷道失稳。
（3）支护形式与围岩变形不相适应。巷道顶、帮、底的支护为一整体，三者相互关联，互相影响。巷道掘后顶帮及时进行了支护，初期巷道形成应力平衡，但底板没有支护，受水、地应力的综合作用，出现底臌，由于底臌的不断增。
3深井高应力软岩巷道修复方案与技术
（1）卧底、刷扩巷道到达设计断面；
（2）对巷道顶帮围岩实施高强锚网索喷补强支护，优化围岩浅部应力环境，促使围岩由两向应力状态向三向应力状态转化，实现高阻让压约束围岩变形，阻止围岩破坏[7]；
（3）巷道全断面注浆加固，提高围岩的强度，使巷道顶、帮、底支护形成一整体，提高围岩自身承载能力[8]；
（4）巷道底板实施长锚索加强支护，控制巷道底板深部岩层移动，消除巷道底板鼓起。
为提高巷道修复速度，在-960mC15顶板巷修护使用侧装机配合电机车卧底排矸，为充分发挥机械化效能，尽可能组织平行作业，在时间和空间上，进行分区施工，即前方补强支护区、中间的卧底铺轨区和后方的注浆加固区。
3.1巷道围岩补强支护
锚杆采用φ22×2500mm的高强锚杆，间排距800×800mm，锚杆托盘为10×180×180mm的钢板冷轧碟型盘；钢筋网规格：φ6－930×1750mm；锚索规格：φ17.8×6500mm，间排距2400×2400mm，锚索垫板规格为245×245×12mm；顶部锚杆每根3卷采用Z2860型树脂锚固剂，帮部锚杆每根四卷采用Z2560型树脂锚固剂，实现全长锚固，锚索每根采用四卷Z2860型树脂锚固剂；喷射混凝土：初喷50mm，复喷70mm，强度C20，混凝土配比（体积比）为水泥：黄沙：瓜子片＝1：2：2，并均匀加入水泥重量3～5％的速凝剂。
3.2卧底铺轨区
侧装机直接卧底，电机负荷大，易发热烧坏电机，采取以下相应措施①分层施工，减小侧装时负荷；②遇硬岩，风镐、震动炮辅助卧底后再侧装；③给行走电机安装压风散热装置。在巷道顶部牵拉一根钢丝绳，把电缆通过滑轮吊在钢丝绳上，实现电缆随机移动，省去随机搬运电缆的人员，同时避免了电缆来回移动磨损和被压损坏影响生产事故的发生，保证侧装机的连续作业，提高了开机率。
3.3注浆加固区
首先在底板施工600mm浅孔配合注浆胶囊进行低压注浆，浆液外露即停，浆液与浅层围岩凝结成一层帷幕，然后施工1500mm中孔注浆，利用浅层注浆形成的帷幕做止浆层带压注浆，最后施工2500mm深孔注浆，利用上层注浆形成的帷幕进行高压注浆，浆液将巷道底板围岩中的水置换出来，并与深层岩石凝结成一个整体，消除底板岩石遇水膨胀，最终达到加固底板围岩的目的。最后利用部分2500mm注浆孔作为锚杆孔，安装地锚加强底板支护。
3.4底板长锚索
在底板实施φ17.8×6500mm的长锚索，间距5m，巷道底脚处对称施工。现有施工底脚锚索的潜孔钻机或底板锚索机都存在搬运难，施工慢、锚固难、效率低等问题。利用普通锚索钻机改装成“底锚机”，可以施工任意角度的下向钻孔，组装拆卸方便，操作灵活，施工快速，同时还能实现砂浆全长锚固，每班可施工锚索8根以上。
4巷道修复治理效果
2011年4月对该巷进行修复治理，治理内容包括补强支护、卧底、水沟、永久轨、注浆、底锚等一次完成，平均月进200m，注浆量150吨左右。同时对巷道表面位移进行观测，设设9个测站进行观测，巷道修复治理4个月后，最大位移量80mm左右，后期趋于稳定，至今无明显变化，取得了较好的效果。
5结论
（1）高地应力、围岩性质差和低强支护形式是导致一矿-960m水平C15顶板运输大巷围岩变形破坏的主要因素。巷道顶、帮、底的支护为一整体，三者相互关联，互相影响，需同时采用高强度支护。
（2）利用侧装机配合电机车卧底排矸，组织平行作业，在时间和空间上，进行分区施工，巷道修复速度与传统人工修复技术相比提高了7倍，且减小了工人劳动强度。
（3）实施巷道顶帮围岩高强锚网索喷补强支护、全断面注浆加固及底板长锚索的综合治理技术，能有效控制深井高应力软岩巷道围岩变形，具有良好的技术经济效益。
参考文献:
[1]何满潮，谢和平，彭苏萍等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报，2005,24(16):2804-2812.
[2]袁亮.深井巷道围岩控制理论及淮南地区工程实践[M].北京：煤炭工业出版社,2006
[3]康红普，王金华，林健.高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用[J].煤炭学报，2007,23(12):1233-1238
论文作者:何礼品
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/29
标签：巷道论文; 围岩论文; 应力论文; 底板论文; 注浆论文; 卧底论文; 锚固论文; 《防护工程》2018年第24期论文;