淺論煤礦巷道支護(hù)圍巖松動(dòng)圈理論技術(shù)的應(yīng)用

淺論煤礦巷道支護(hù)圍巖松動(dòng)圈理論技術(shù)的應(yīng)用

Summary：在煤礦發(fā)展過程中，膠帶巷極破碎軟巖容易出現(xiàn)形變，嚴(yán)重影響了工作的安全性。文章主要以某煤礦為例對(duì)膠帶巷兩幫和底板采用探地雷達(dá)松動(dòng)圈測(cè)試，從而獲取了巷道圍巖松動(dòng)圈范圍和破碎的狀況，采用預(yù)留變形量讓壓、初次全錨索網(wǎng)噴支護(hù)、深淺孔注漿加固、底角錨注加固組成的錨注聯(lián)合支護(hù)體系，取得了良好的效果。

Keys：松動(dòng)圈；注漿加固

；支護(hù)技術(shù)

1.松動(dòng)圈現(xiàn)場(chǎng)狀況分析

該煤礦企業(yè)膠帶巷的斷面呈現(xiàn)出矩形，工作人員原定設(shè)計(jì)采用全斷面錨索、金屬網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，巷道設(shè)計(jì)斷面寬度為5.5m，高度為4.5m，掘進(jìn)斷面24.75㎡；凈斷面的寬度為5.3m，凈高度為4.35m，凈斷面面積為23.6㎡。巷道沿著3號(hào)煤層頂?shù)装暹M(jìn)行設(shè)置，3號(hào)煤層的平均厚度為5.5m，其傾斜角為1-8°，單軸抗壓的平均強(qiáng)度為9.15MPa。巷道采用全斷面錨索支護(hù)，全斷面錨索支護(hù)使用直徑為22mm×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作而成，頂板的錨索長(zhǎng)度為8.4m，兩幫錨索的長(zhǎng)度為5.4m。

3號(hào)煤層的基本頂為細(xì)粒砂巖。厚度為2.3m，單軸抗壓強(qiáng)度為78.3MPa，直接頂屬于砂質(zhì)泥巖，其厚度為9.7m，單軸抗壓強(qiáng)度為39.6MPa；偽底為砂質(zhì)泥巖，厚度為0.4m，單軸抗壓強(qiáng)度為22.1MPa，老底屬于炭質(zhì)泥巖，其厚度為10.4m，單軸抗壓強(qiáng)度為38.0MPa。

2同巖松動(dòng)圈的巷道支護(hù)理論

2.1圍巖松動(dòng)圈的定義

巷道開挖后，圍巖受力狀態(tài)由三向變成了近似兩向，造成巖石強(qiáng)度較大幅度地下降，如果圍巖中集中的應(yīng)力值小于下降后的巖石強(qiáng)度，圍巖處于彈塑性狀態(tài)，圍巖自行穩(wěn)定，不存在支護(hù)問題，如果相反，圍巖將發(fā)生破壞，這種破壞從周邊逐漸向深部擴(kuò)展，直至達(dá)到新的二向應(yīng)力平衡狀態(tài)為止，此時(shí)圍巖出現(xiàn)了一個(gè)破裂帶，把這個(gè)由于應(yīng)力作用產(chǎn)生的破裂帶稱為圍巖松動(dòng)圈。

2.2同巖松動(dòng)圈的巷道支護(hù)理論

巷道支護(hù)施工過程中既不可能及時(shí)又不能保證支護(hù)體一開始就與圍巖密貼，只有待圍巖產(chǎn)生足夠變形之后才能提供支護(hù)阻力，并且圍巖在低圍壓條件通常表現(xiàn)為脆性，彈塑性區(qū)的變形引起巷道收斂變形量較小，一般約占5％~25％，從巖石的應(yīng)力一應(yīng)變曲線可以看出，巖石在峰值前變形量很小，而峰后巖石體積變形要比峰值前大得多，一般達(dá)到8~10倍，峰后破裂同巖體積膨脹變形才是巷道收斂變形的主要原因，因此，僅靠彈塑性等理論進(jìn)行巷道支護(hù)研究是不準(zhǔn)確的、不客觀的。而松動(dòng)圈支護(hù)理論是基于圍巖中存在松動(dòng)破碎帶的客觀情況提出的，足符合地下工程客觀實(shí)際的。該理論指山，巷道支護(hù)對(duì)象除松動(dòng)圈同巖自重和巷道深部圍巖的部分彈塑性變形外，還有松動(dòng)圈巖的碎脹變形。

3.錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

工作人員依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過研究分析決定采用全斷面錨索網(wǎng)噴支護(hù)加深淺孔注漿聯(lián)合加固技術(shù)，具體的施工如下：

3.1全斷面錨索網(wǎng)噴支護(hù)

在巷道開始掘進(jìn)以后，圍巖在原有地應(yīng)力的作用下，就會(huì)產(chǎn)生一定的重力分布。圍巖由三向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力狀態(tài)出現(xiàn)一定程度的轉(zhuǎn)變，就會(huì)導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度降低，應(yīng)力場(chǎng)在重新分布以后如果應(yīng)力大于圍巖的強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致圍巖出現(xiàn)形變。對(duì)于此種現(xiàn)象，工作人員采用高強(qiáng)錨索施加預(yù)緊力能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)局部圍巖狀態(tài)的改變，并且還能限制圍巖發(fā)生大規(guī)模的形變。在前期的支護(hù)工作中，采用原全斷面錨索網(wǎng)噴支護(hù)形式，預(yù)應(yīng)力錨索采用1×19鋼絞線制作而成，其直徑為22mm，頂板的錨索長(zhǎng)度為8.4m，預(yù)應(yīng)力不能低于250kN，間排距為1150×1200mm，兩幫錨索的長(zhǎng)度為5.4m，工作人員采用釋放內(nèi)部高應(yīng)力，允許巷道兩幫可以發(fā)生不同程度的形變，對(duì)幫錨索施加低預(yù)緊力，前期設(shè)計(jì)為20kN,幫錨索的間排距為950mm×1200mm。

全斷面錨索在施工完成以后，工作人員應(yīng)該及時(shí)噴射混凝土對(duì)圍巖進(jìn)行封閉，此處所使用的混凝土等級(jí)為C20，配合比為1:2:2，摻入3-5%的速凝劑，噴射厚度為100mm。期刊文章分類查詢,盡在期刊圖書館

3.2兩幫錨索二次張拉

巷道在前期支護(hù)工作完成以后，還應(yīng)該積極的對(duì)巷道兩幫的形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果形變達(dá)到150mm，工作人員應(yīng)該依據(jù)巷道兩幫錨索預(yù)緊力對(duì)錨索進(jìn)行二次張拉，保證錨索的預(yù)緊力能夠達(dá)到250kN，在兩幫錨索二次張拉施工完成以后，應(yīng)該積極的對(duì)巷道進(jìn)行全面的二次注漿加固施工。

3.3低壓淺孔注漿

巷道圍巖在兩幫錨索進(jìn)行二次張拉施工以前，就已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的形變，圍巖內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)較小的裂縫，此時(shí)圍巖具有良好的可注性，兩幫錨索進(jìn)行二次張拉施工完成以后，施工人員應(yīng)該積極對(duì)巷道圍巖進(jìn)行低壓淺孔注漿，能夠有效的提高壁厚圍巖的強(qiáng)度。注漿孔間排距為1200×1200mm，注漿所采用的管道直徑為35mm，長(zhǎng)度為1000mm?？讖降闹睆綖?5mm，孔的深度為2500mm。在全斷面注漿管的安裝工作完成以后，施工人員可以進(jìn)行噴漿，厚度為50mm。注漿所使用的漿液為單液水泥－水玻璃漿液，配置比例應(yīng)該控制在0.8-1.0之間，注漿的壓力應(yīng)該控制在2MPa,

3.4高壓深孔注漿

高壓深孔注漿能夠進(jìn)一步對(duì)圍巖進(jìn)行加固，保證載體的有效性。在高壓深孔注漿施工中，都采用的是淺孔注漿管，在淺孔注漿施工完成凝固以后，施工人員可以進(jìn)行深孔注漿。在注漿施工中，從注漿管打深孔注漿，孔的直徑為28mm，孔的深度為5000m。滲透注漿使用52.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，將其水灰比控制在0.5-0.6，同時(shí)，還可以加入水泥量為0.7%的NF高效減水劑。另外，需要注意的是如果圍巖中出現(xiàn)的裂縫較小，不能進(jìn)行深孔注漿，就可以采用超細(xì)水泥制作注漿材料，從而能夠保證施工的順利進(jìn)行；在施工時(shí)，應(yīng)該將注漿的壓力控制在3-5MPa。

結(jié)語

綜上所述，在煤礦資源的開采過程中，礦井巷道圍巖的穩(wěn)定性將直接決定整個(gè)開采過程中安全性以及作業(yè)效率。隨著煤炭科技逐漸進(jìn)步，礦井巷道支護(hù)在建設(shè)現(xiàn)代化安全高效礦井得到廣泛重視和認(rèn)同。礦井巷道圍巖加固支護(hù)技術(shù)安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)于我國(guó)重組整合礦井所面臨的普遍難題具有寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。所以，為了進(jìn)一步提高礦井巷道圍巖的完整性以及穩(wěn)定性，采取巷道圍巖加固支護(hù)技術(shù)就勢(shì)在必行。相關(guān)企業(yè)或部門應(yīng)該就當(dāng)前的加固支護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入研究，結(jié)合礦井巷道圍巖的實(shí)際情況，對(duì)巷道圍巖的加固控制方案進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，從而確保整個(gè)煤礦生產(chǎn)的有序進(jìn)行。

Reference

[1]趙建峰,王衛(wèi)軍,彭文慶等.采動(dòng)條件下孤島工作面回采巷道圍巖變形特征及其支護(hù)技術(shù)[J].礦業(yè)工程研究,2016,31(2):15-20.