滲流水影響下泥質(zhì)巷道支護(hù)技術(shù)研究

劉亞軍 司文

摘 要：該文通過對(duì)朱仙莊煤礦Ⅱ水平皮帶機(jī)大巷現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)綜合調(diào)查，詳細(xì)分析了泥質(zhì)巷道破壞失穩(wěn)的原因，并結(jié)合實(shí)際提出強(qiáng)韌封層多層次錨桿鋼絞線聯(lián)合承載環(huán)支護(hù)技術(shù)，工程實(shí)踐中取得了良好的支護(hù)效果，對(duì)滲流水影響下泥質(zhì)巷道的支護(hù)研究具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：滲流水 泥質(zhì)巷道 承載環(huán) 變形規(guī)律

中圖分類號(hào)：P641.135 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（b）-0042-02

1 工程概況

朱仙莊煤礦Ⅱ水平第二部皮帶機(jī)大巷位于礦井南部Ⅱ水平Ⅱ3采區(qū)下部，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷層較發(fā)育，巷道破壞位置位于一灰和二灰之間，一灰緊貼巷道頂板，二灰距離巷道底板15～18m，穿F19斷層（傾角70°，落差20～35 m），揭露巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，斷層面淋水現(xiàn)象嚴(yán)重，Ⅱ水平第二部皮帶機(jī)大巷破壞處經(jīng)多次返修，巷道先期采用錨噴+全封閉29U型棚+滯后注漿支護(hù)，巷道破壞主要表現(xiàn)為巷道兩幫向內(nèi)側(cè)擠壓，漿皮開裂掉落。巷道位置及與周邊巷道關(guān)系如圖1所示。

2 破壞原因分析

（1）圍巖性質(zhì)：二水平第二部皮帶機(jī)巷變形失穩(wěn)分段位于斷層破碎帶內(nèi)，巷道圍巖裂隙較發(fā)育，巖性完整性非常差，并且圍巖中含有蒙脫石等膨脹軟巖，加上灰?guī)r水的影響，圍巖局部發(fā)生泥化，圍巖浸透松散、破碎，圍巖自身強(qiáng)度較低，巷道圍巖強(qiáng)度低等成為巷道發(fā)生變形破壞的主要因素之一。

（2）滲流水：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)和對(duì)已有的水文地質(zhì)資料進(jìn)行分析表明，二水平第二部皮帶機(jī)巷底板巖層下含有灰?guī)r水，出水量約6～7 m3/h，水壓6.5 MPa，由于巷道經(jīng)過多次修復(fù)，松動(dòng)圈范圍不斷擴(kuò)大，高壓強(qiáng)的滲流水沿著裂隙向巷道擠入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原有兩幫設(shè)計(jì)的支護(hù)強(qiáng)度，也是巷道發(fā)生變形失穩(wěn)的主要因素之一。

（3）采動(dòng)影響：礦井實(shí)際生產(chǎn)過程表明Ⅱ1034工作面已回采至距離F19斷層180 m左右，二水平第二部皮帶機(jī)巷受到多次采動(dòng)的應(yīng)力擾動(dòng)，局部破壞了原有巷道的穩(wěn)定性。

（4）構(gòu)造應(yīng)力：從巷道優(yōu)化角度上分析可以發(fā)現(xiàn)，該巷道最初設(shè)計(jì)存在不足，二水平第二部皮帶機(jī)巷一方面是穿斷層布置，且F19斷層為正斷層，伴隨應(yīng)力釋放，巷道除受大構(gòu)造應(yīng)力作用外，還受巷道附近正斷層的影響，使其同時(shí)承受垂直和水平方向構(gòu)造殘余應(yīng)力。

（5）巷道斷面大、支護(hù)能力弱：二水平第二部皮帶機(jī)巷斷面達(dá)到4800 mm×3800 mm，加上與中間聯(lián)巷相連接，形成巨大的地下空間，而與之對(duì)應(yīng)的支護(hù)能力較弱，巷道原設(shè)計(jì)對(duì)底板的支護(hù)能力較弱，導(dǎo)致后期發(fā)生底鼓，同時(shí)由于底鼓后的臥底處理，破壞了幫部的支撐結(jié)構(gòu)，內(nèi)部出現(xiàn)大量空洞、裂隙、孔隙，導(dǎo)致幫部支護(hù)整體性偏弱，無法形成頂板穩(wěn)定承載基礎(chǔ)。

3 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 強(qiáng)韌封層多層次錨桿鋼絞線聯(lián)合承載環(huán)技術(shù)

對(duì)巷道采用四層高強(qiáng)錨桿鋼絲繩噴漿聯(lián)合支護(hù)，形成強(qiáng)韌封層多層次錨桿鋼絞線聯(lián)合承載環(huán)。

（1）一噴層為初噴層，厚度不小于100 mm。

（2）強(qiáng)韌封層高強(qiáng)錨桿噴漿層的支護(hù)參數(shù)。

①錨桿。

采用高強(qiáng)錨桿（規(guī)格GM22/2500mm-490），間排距為700×700mm，錨桿桿體采用本礦正常使用的螺紋鋼錨桿。

②噴漿層。

噴層厚度不小于100mm，砂漿中的水泥、黃砂、石子配比為：1：2：1.5，速凝劑與水泥比例為：3～5%。

③鋼絲繩。

采用廢舊鋼絲繩a（7×2股），要求縱向應(yīng)在10 m以上；橫向?yàn)橄锏莱装逋獾南锏乐苓呥呴L(zhǎng)的長(zhǎng)度。

④托盤。

托盤采用6 mm厚的鋼板制作而成，若用生鐵要認(rèn)真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨桿脫錨，失去托錨力而使錨桿空懸，失去錨桿的關(guān)鍵作用。

掛鋼絲繩時(shí)，應(yīng)將其插入錨桿并拉緊，同時(shí)用蓋板壓緊，達(dá)到扭矩要求，在兩根錨桿間穿一根副繩并與原鋼絲繩上下交替拉緊，形成鋼絲繩網(wǎng)格，每根間距為350 mm。

3.2 注漿技術(shù)工藝

注漿錨桿采用自固自封自閉新型注漿錨桿，以確保注漿安全和質(zhì)量，注漿錨桿長(zhǎng)度1800 mm，初次注漿間排距設(shè)1400×1400 mm，二次注漿錨桿間排距為1500×1500 mm，頂部孔深2500～3500 mm，根據(jù)錨桿打眼機(jī)打孔狀況盡可能打至4000 mm，底板以上幫眼孔深1800～2400 mm。

對(duì)于巷道交叉點(diǎn)右側(cè)幫部嚴(yán)重泥化松散帶，右?guī)停ㄉ蠋停淖畲髷嗝嫣幭虮?m范圍、1m腰線以上2m范圍內(nèi)采取軟巖置換，增強(qiáng)最大斷面點(diǎn)右?guī)椭ёo(hù)強(qiáng)度，在基礎(chǔ)墻外側(cè)密排泄壓方木，并在底板向上3 m范圍內(nèi)安裝2寸1.15m～2.55m泄壓鋼管。右?guī)突A(chǔ)剖面分別如圖3所示。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證

（1）測(cè)站布置方案。

在巷道主體修復(fù)結(jié)束后，在交叉點(diǎn)及支巷內(nèi)共布置8個(gè)觀測(cè)站，每個(gè)觀測(cè)站按十字布點(diǎn)法布置，并將3#測(cè)站頂板測(cè)點(diǎn)作為頂板沉降觀測(cè)點(diǎn)。

（2）觀測(cè)結(jié)果分析可以看出，采用強(qiáng)韌封層多層次錨桿鋼絞線聯(lián)合承載環(huán)技術(shù)對(duì)巷道進(jìn)行修復(fù)后，圍巖的變形過程平緩，并逐漸趨于穩(wěn)定。巷道交叉點(diǎn)最大跨度處，3#觀測(cè)點(diǎn)表面位移較大，頂?shù)装逦灰屏孔畲笾禐?3 mm，兩幫位移量最大值為28 mm，4#觀測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逦灰屏繛?1 mm，兩幫位移量為26 mm，巷道支巷表面位移量較小或無位移，巷道整體呈現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

（1）前期采用架U型棚錨網(wǎng)索注漿聯(lián)合支護(hù)方案時(shí)，對(duì)一般破碎巖體巷道加固具有良好效果，但是在圍巖泥化嚴(yán)重段，巷道發(fā)生二次嚴(yán)重變形破壞，分析認(rèn)為采用架U型棚錨網(wǎng)索注漿支護(hù)，由于局部泥化圍巖不具備可錨性和可注性，另外泥質(zhì)圍巖變形不均勻，并且遇到水會(huì)產(chǎn)生很大的流變附加應(yīng)力，采用U型鋼支護(hù)容易造成點(diǎn)載荷和應(yīng)力集中，劣勢(shì)效應(yīng)明顯。

（2）根據(jù)前次支護(hù)失敗經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)巷道破壞段進(jìn)行區(qū)域內(nèi)疏水降壓，用混凝土置換巷道右側(cè)幫部和底角位置嚴(yán)重泥化圍巖，對(duì)巷道承載基礎(chǔ)進(jìn)行強(qiáng)化，構(gòu)筑具有較高承載力的承載環(huán)，提出強(qiáng)韌封層多層次錨桿鋼絞線聯(lián)合承載環(huán)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 康紅普.高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2000，28（2）：1-4.

[2] 侯朝炯，勾攀峰.巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化機(jī)理研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2000，19（3）：342-345.

[3] 柴軍瑞，仵彥卿.單裂隙水流對(duì)裂隙壁施加的拖拽力分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2001，9（1）：29-31.

[4] 朱珍德，胡定.裂隙水壓力對(duì)巖體強(qiáng)度的影響[J].巖土力學(xué)，2000，21（1）：64-67.