葛维浩 闪涛 孙晨 刘传勤
淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥矿 安徽淮南 232150
摘要： 随着矿井开采深度的延伸，软岩巷道修护次数逐步增加，普通支护方式已不能满足现状，针对顾桥矿北一11-2胶带机石门修护中遇到的软岩及复杂的地质构造，采用了中空注浆锚杆、无机速凝喷射复合砂浆及久米纳矿用无机充填加固材料与多种支护方式相结合的技术，初期取得了良好的支护效果。总结现场经验，新型材料与传统施工工艺相结合的技术满足软岩支护要求，提高了软岩巷道使用寿命，减少了巷道修护次数，确保了矿井正常生产。
关键词：联合支护 注浆加固软岩支护 无机速凝喷射复合砂浆
引言
顾桥煤矿北一11-2采区胶带机机头硐室设计长度110 m，巷道布置在11-2 煤顶板与13—1 煤底板中，巷道设计标高-777m ，掘进断面内围岩岩性以泥岩为主，岩石抗压强度较低，竖向裂隙较发育，围岩岩性见图1所示。硐室采用双层支护，外层锚网喷，内层钢筋混凝土。硐室位置正处于1117（1）、1117（3）、1121（1）、1121（3）工作面采场动压影响范围内，受反复动压影响后，硐室帮部砼体炸裂，钢筋外露，顶板部分砼体开裂，严重影响正产安全生产。由于该硐室为主要系统硐室，设计断面大，服务时间长，不允许频繁翻修，并且硐室变形速率加快，若不及时修护加固，巷道将进一步损坏，则维修成本大大增加。因此选择合理的支护方式是解决此类问题的关键。
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从硐室原岩应力、构造应力采动应力和底板应力的分布规律得出该硐室具有如下特点：
①埋深较高，地应力大。该硐室位于11-2煤层与13-1煤层之间，埋藏深度为803 m，在高地应力和采动附加应力影响下，原支护结构刚度偏低，围岩变形量不断增加而导致硐室失稳 ；
②硐室巷道断面大，断面形状为直墙半圆拱，宽6.0m，高5.6m，墙高3.0 m ，断面面积 29.73m ；
③支护系统不封闭，硐室变形严重，两帮砼体炸裂鼓出，底板处于敞开无支护状态，高围岩压力下导致底板发生挤压流动型底鼓；
④围岩破碎程度高，在松软破碎围岩条件下，锚杆的锚固长度不足，锚杆的锚固力难以得到充分发挥，随着时间的延长，锚杆容易失效。
2硐室修复加固数值模拟分析
根据围岩松动圈厚度的大小不同、围岩胀碎变形量不同，可以把松动圈分成 3类：
小松动圈：当围岩松动圈厚度为 0—40cm 时，为小松动圈稳定围岩。这类围岩中，松动圈厚度值小，围岩稳定性好，由此产生的碎胀变形量小，一般只有几毫米。
中等松动圈：当围岩松动圈厚度为40—150cm时，为中松动圈围岩。中松动圈围岩胀碎变形比较明显，变形量较大。
大松动圈：当围岩松动圈厚度为大于或者等于150cm时，为大松动圈围岩状态。在大松动圈地下硐室中，围岩表现出软岩的工程特征，围岩松动圈胀碎变形量大，初期围岩收敛变形速度快，变性持续时间长。
松动圈围岩应力计算公式一般都是运用柯西方法的概化模型，取极坐标，按照平面问题考虑，不计体力。但地下硐室的断面常常根据实际需要开挖成非圆形的。因此引入应力集中系数概念：地下洞室开挖以后洞壁上一点的应力与开挖前洞壁处该点的天然应力的比值。这个系数反映了洞壁各点开挖前后应力的变化情况。
其中：，为应力集中系数，其中大小与点的位置有关，
本文中硐室断面形状为直墙半圆拱，宽6.0m，高5.6m，墙高3.0 m ，断面面积 29.73m ，属于大断面硐室，根据已有数据计算并通过钻孔窥视验证知硐室松动圈厚度为2.26m，处于大松动圈围岩状态，围岩表现出软岩的工程特征，需要在围岩初期进行注浆，利用新奥法进行围岩控制；同时由公式分析可知：硐室与直墙交点在长轴两端，这两处应力集中最大，易引起压碎破坏，而顶端两端易出现拉应力集中，不利于围岩稳定，此处应是加固重点。
3硐室修复加固技术思路及方案
理论及实践经验表明，受重复采动影响的永久巷道硐室，单纯采用锚网等被动支护方法加固，已无法满足生产需要，只能采用积极主动支护方法加固，为此巷修加固的技术思路应采用锚杆锚索联合支护，然后配合分步注浆加固。利用注浆锚索注浆充填深部围岩裂隙，使围岩成为整体结构，以形成多层组合拱结构，从而提高支护结构的整体性和承载能力，达到改善破碎、动压高应力围岩巷道巷修加固的目的。
修护方案如下：
（1）将开裂、变形部分混凝土风镐刷扩去除（原钢筋保留），刷扩毛断面规格：宽×高=6000×5600mm，并锚网索支护到位；锚杆规格Φ22×2500mm，间排距为800×800mm，扭矩不小于200N.m；锚索规格Φ21.8×7200mm，间排距1600×1600mm，预紧力为120KN，锚杆锚索错茬布置；钢筋网规格： Φ6.5×900×1700mm，采用单片网。
（2）刷扩部位喷浆找平；最后全段喷浆，注浆；
1）喷浆要求：喷射砼材料为久米纳矿用无机速凝喷射复合砂浆，强度为C30。采用湿式混凝土喷射机喷浆，喷射前设好喷厚标志桩，厚度80～100mm。
2）注浆要求：注浆分部进行，分一注和二注。一注二注均采用中空注浆锚杆，一注终压5MPa；二注终压10MPa。中空注浆锚杆规格为Φ24mm×2530mm，间排距为2400mm×2400mm；预紧力矩不小于120N.m。注浆锚杆垂直巷道轮廓线布置。注浆材料为东华欧科生产的KWJG-1矿用无机加固复合砂浆，水灰比为0.28—0.3。该砂浆无收缩，微膨胀，高流动性，材质非常细腻，可泵送，不含氯化物。3d抗压强度：≥20MPa 28d抗压强度：＞40MPa。
3）底板注浆：
①底板注浆孔：采用深、浅孔结合注浆，注浆孔间排距2m，浅部孔深1.0～1.5m，深部孔深2.0～2.5m。底板孔采用注浆胶囊管（煤层注水器）注浆。底板孔应尽量垂直巷道底板；
②注浆压力：底板浅孔终孔压力2Mpa，深孔终孔压力2.5MPa；
③浆液配比：注浆材料为无机加固复合砂浆，水灰比0.28～0.3；
4 结论
通过对巷道进行刷扩、注浆加固，巷道围岩现已稳定。如图4所示。通过一注低压渗透注浆，将围岩松动圈内的裂隙填实，浆液灌满锚杆锚索眼孔，使其成为全长锚固。并在围岩表面形成了薄壳状的止浆层，然后通过二注高压劈裂注浆，进一步封堵细小裂隙和深部裂隙，加固了围岩。
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图4 修护后的巷道情况
[作者简介]：葛维浩（1977-），男，工程师，2001年毕业于淮南工业学院采矿工程专业，现在淮南矿业集团顾桥煤矿从事掘进技术工作。
参考文献
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［2］ 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.
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［4］张永成，注浆技术[M]. 煤炭工业,2012.8:235-506.
论文作者:葛维浩,闪涛,孙晨,刘传勤
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/12
标签：围岩论文; 巷道论文; 应力论文; 注浆论文; 断面论文; 底板论文; 修护论文; 《防护工程》2018年第24期论文;