松軟破碎巖層巷道反懸拱底臌治理的探索

梁苗+王富強(qiáng)+王輝

摘 要：本文針對(duì)松軟破碎巖層巷道的底臌治理，提出了采用反懸拱的治理方法。在松軟破碎巖層巷道的淺部底板采用注漿錨桿定位注漿加固形成向下承載反底拱，然后再將反底拱利用注漿錨索向下懸吊在深部穩(wěn)定巖層上并注漿加固，形成反懸拱向下承載支護(hù)形式控制巷道底臌。

關(guān)鍵詞：松軟破碎巖層；反懸拱；底臌

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0151-01

1 概述

石草臺(tái)煤礦二水平變電所等大斷面硐室采用導(dǎo)硐施工法，小斷面掘進(jìn)后刷大至設(shè)計(jì)斷面，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察、圍巖松動(dòng)圈測(cè)試、初步礦壓觀測(cè)和巷道礦壓顯現(xiàn)分析，主要存在以下問(wèn)題：巷道屬于深部開(kāi)挖，受地應(yīng)力影響顯著，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜；巷道圍巖呈現(xiàn)松軟破碎特點(diǎn)，開(kāi)挖后碎裂破壞嚴(yán)重；施工后支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖變形耦合差；現(xiàn)場(chǎng)圍巖松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果松動(dòng)圈在1.7m～2.2m，屬于大松動(dòng)圈，該區(qū)域巷道布置密集存在支承壓力疊加的情況。

2 底臌治理方案設(shè)計(jì)原則

鑒于石草臺(tái)深部松軟破碎巖層巷道圍巖變形大，巷道周圍巖體同時(shí)受壓和持續(xù)變形等特征。需改善圍巖的力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力分布狀態(tài)，提高圍巖的自穩(wěn)能力，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的初撐力，重視對(duì)巷道底板圍巖的及時(shí)封閉。松軟破碎巖層巷道支護(hù)原則中的關(guān)鍵點(diǎn)是，改善圍巖力學(xué)性質(zhì)，發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力。綜上所述，針對(duì)石草臺(tái)深部松軟破碎巖層巷道底臌控制，要遵循以下幾方面原則：（1）維護(hù)和保持圍巖的殘余強(qiáng)度；（2）改善不穩(wěn)定巖層的應(yīng)力狀態(tài)；（3）充分發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的整體承載能力。

3 底臌治理設(shè)計(jì)思路及方案

本支護(hù)設(shè)計(jì)的思路是采用表面封閉圍巖、錨注加固圍巖、應(yīng)力深部轉(zhuǎn)移相結(jié)合的方法治理底臌。（1）采用注漿錨桿對(duì)底板淺部碎裂圍巖錨固；（2）通過(guò)注漿錨桿對(duì)底板淺部注漿，加固碎裂底板，封閉底板表面圍巖，在硐室底板形成向下的拱形承載結(jié)構(gòu)；（3）應(yīng)用注漿錨索將淺部承載拱錨固到深部穩(wěn)定巖層，利用深部錨固點(diǎn)限制淺部底板變形，同時(shí)應(yīng)力向巖層深部轉(zhuǎn)移，在硐室的底板形成反向懸吊的組合拱結(jié)構(gòu)與淺部巖層共同形成承載體系抑制底臌。

底臌治理支護(hù)設(shè)計(jì)方案如下：如圖1。

注漿錨桿：j32×2500mm中空高強(qiáng)注漿錨桿，間排距3000×3000mm，每排布置3根。

注漿錨索：j30×5000mm中空注漿錨索，間排距3000×3000mm，每排布置2根?？v向相鄰錨索用梯子梁連接。

4 FLAC3D數(shù)值模擬

為了檢驗(yàn)底鼓治理方案的支護(hù)效果，根據(jù)石草臺(tái)煤礦二水平變電所等巷道的圍巖物理力學(xué)參數(shù)采用FLAC3D軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬驗(yàn)證。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析，如圖2所示，底板巖層加固后穩(wěn)定性和整體性有了很大改善。從底板注漿錨索、錨桿的受力情況可以看出，注漿錨桿注漿錨索都處于受拉應(yīng)力的狀態(tài)下，注漿錨索、錨桿起到了阻止底板圍巖向上拱起的作用，受力均勻支護(hù)效果明顯，在控制底臌方面發(fā)揮了良好的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)石草臺(tái)深部松軟破碎巖層巷道底鼓治理方式來(lái)看，改善不穩(wěn)定巖層受力狀態(tài)的原則，提高底板圍巖的整體性和整體承載能力是控制底鼓的有效途徑；錨桿支護(hù)懸吊、組合拱理論二者相結(jié)合，通過(guò)注漿方式加強(qiáng)淺部底板的強(qiáng)度同時(shí)采用錨桿支護(hù)在形成向下的拱形承載結(jié)構(gòu)，將錨桿支護(hù)形成的組合拱結(jié)構(gòu)利用錨索將其反向（向下）懸吊在深部穩(wěn)定或未松動(dòng)的巖層上，形成抵抗巖層向上鼓起的反懸拱承載結(jié)構(gòu)可以有效控制巷道底臌。