深部軟巖巷道“雙殼”支護(hù)方法應(yīng)用實(shí)踐

郝曉偉

（中煤西北能源有限公司生產(chǎn)服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

0 引言

隨采動(dòng)礦壓顯現(xiàn)愈加強(qiáng)烈，圍巖巷道變形破壞現(xiàn)象頻發(fā)，對(duì)采掘工作面的施工人員造成安全威脅。對(duì)深部軟巖巷道，在巷道開挖后，巷道的兩幫和頂部可能會(huì)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中區(qū)，并且由于深部圍巖巖層的復(fù)雜性，會(huì)出現(xiàn)大范圍破壞，造成破碎性“軟”巖，易發(fā)生流變和大變形。文獻(xiàn)[3]提出非連續(xù)“雙殼”圍巖控制理論。但對(duì)深部軟巖巷道支護(hù)問題，由于影響因素過多，情況過于復(fù)雜。因此，以內(nèi)蒙古某礦南二行人下山上段巖巷支護(hù)為研究對(duì)象，該位置為傳統(tǒng)錨網(wǎng)索加固方式，受到復(fù)合頂板影響，巷道支護(hù)效果不佳，基于此，提出“雙殼”支護(hù)方法。

1 深部軟巖巷道“雙殼”支護(hù)方法技術(shù)原理

南二行人下山上段為巖巷，錨網(wǎng)索支護(hù)方式，由于頂板為復(fù)合頂板，巷道圍巖巖性較差，破壞深度較大，且中深部破壞較為連貫，圍巖整體表現(xiàn)出較大破碎性的情況，表現(xiàn)的比較“軟”；普通的巷道支護(hù)效果不佳，具有危險(xiǎn)性。為了提高支護(hù)效果，采取注漿加固對(duì)圍巖進(jìn)行“改性”。通過淺孔進(jìn)行初步形成帷幕（第一道殼），起到防滲透及初步固結(jié)的作業(yè)，深孔進(jìn)行進(jìn)一步加固，同時(shí)使破碎巖石完全進(jìn)行膠結(jié)在一起（第二道殼），更好地承載礦山壓力。通過對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿，利用漿液膠結(jié)破碎松軟巖層，填充松散巖層和空曠處，在其外圍形成完整的注漿帷幕帶和圍巖一起共同承載礦山壓力，阻止巷道周圍來壓造成的巷道變形。

與以往注漿支護(hù)方法相比，省去噴漿封閉巷道，利用“雙殼”理論中的第一道殼（即淺孔注漿）固結(jié)、封堵巷道圍巖裂隙，形成封閉的注漿空間。

2 現(xiàn)場工程試驗(yàn)

2.1 巷道地質(zhì)概況

南二行人下山位于南二采區(qū)，作為采區(qū)行人通道，為采區(qū)進(jìn)行服務(wù)。南二行人下山有測量點(diǎn)8#開始，現(xiàn)已施工至測量點(diǎn)2#。現(xiàn)已完成施工段約200m，巷道仍正常向前進(jìn)尺。南二行人下山最大坡度22°，且巷道處于斷層F57及灰?guī)r富水地段影響，巷道頂板以上4位～5位粉砂巖結(jié)構(gòu)，質(zhì)地松軟，遇水膨脹，巷道內(nèi)現(xiàn)已完成噴漿區(qū)域40m，后期將繼續(xù)進(jìn)行噴漿施工。此段巷道需提前進(jìn)行預(yù)注漿加固，重點(diǎn)加固區(qū)域應(yīng)礦方要求暫定由永久測量點(diǎn)10#前10m處開始往上山方向施工100m。

2.2 支護(hù)注漿方法

首先，采用帷幕注漿方式，按深淺孔進(jìn)行布置鉆孔，帷幕注漿主要目的淺孔進(jìn)行初步形成一道幕墻，起到防滲及初步固結(jié)的作用；其次深孔進(jìn)行進(jìn)一步加固同時(shí)使破碎巖石完全進(jìn)行膠結(jié)在一起，更好的承載礦山壓力。

檢查泵及注漿管路的連接等情況打開輸出閥門開始注漿暫停注漿繼續(xù)注漿結(jié)束注漿用清水清洗泵和注漿管路。

注漿管連接順序?yàn)樽{實(shí)管+封口器+注漿花管（從外到里），原則上注漿管的安裝長度要比注漿孔深度短500mm～1000mm。

注漿標(biāo)準(zhǔn)為以巷道表面漏漿較大時(shí)停止或者注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值并穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值時(shí)停止。

注漿順序?yàn)榇舜巫{原則上依次成排進(jìn)行施工，先幫后頂，先下部后上部的方式進(jìn)行施工。對(duì)每一排注漿可隔排注漿，隔排打眼；先初注，后復(fù)注，間歇式反復(fù)注漿的方式；注漿前須在注漿管口安裝泄壓閥及截止閥配合使用，單孔注漿完成后要先進(jìn)行泄壓再進(jìn)行換孔，在發(fā)生漏漿時(shí)要及時(shí)關(guān)閉截止閥。

注漿材料嚴(yán)格按水灰比配制，并攪拌均勻。注漿過程中應(yīng)注意壓力不可過高，如出現(xiàn)異常，應(yīng)降低注漿壓力。

注漿量為原則上注滿為止，當(dāng)達(dá)到注漿壓力上限或者漏漿難以封堵時(shí)，停止注漿，注漿過程中應(yīng)反復(fù)間歇式注漿。

注漿材料：淺孔注漿材料為JDAQ-4型無機(jī)充填加固材料初凝快、微膨脹、高滲透、高流動(dòng)、高強(qiáng)度。深孔注漿壓力控制在3MPa～5MPa，水灰比按0.3∶1進(jìn)行調(diào)配，A、B組份使用配比（質(zhì)量）1∶1。

深孔注漿材料為JD-WJF-1型無機(jī)加固材料為微膨脹、高流動(dòng)性、高強(qiáng)度。深孔注漿壓力控制在6MPa～10MPa，水灰比按0.3～0.45∶1進(jìn)行調(diào)配。

2.3 鉆孔布置及參數(shù)設(shè)計(jì)

在測量點(diǎn)10#位置處開始施工第1排鉆孔，往上山方向依次施工，鉆孔排距均為4.0m，共計(jì)25排，如圖1（a）所示。每排孔幫部從上至下標(biāo)記為1#，2#，3#孔，面向迎頭頂板鉆孔由左至右標(biāo)記為1#，2#，3#孔；頂板每排布置3個(gè)鉆孔，在巷中布置一個(gè)，角度控制在0°～5°；兩側(cè)各一個(gè)，孔距為1.6m，角度分別為20°；孔深均為4.0 m。具體參數(shù)見表1。幫部鉆孔，高幫每排布置3個(gè)鉆孔，由上至下標(biāo)記為1#，2#，3#孔；1#孔上行60°，2#孔間距1.0m，上行30°進(jìn)行施工；3#孔間距1.0m，0°施工；孔深均為4.0m。低幫每排布置2個(gè)鉆孔，由上至下標(biāo)記為1#，2#孔；1#孔上行45°；2#孔間距1.5m，上行15°進(jìn)行施工；孔深均為5.0m。

圖1 注漿孔布置示意圖

表1 鉆孔參數(shù)

深孔與淺孔間隔進(jìn)行施工，如表1所示，深孔與深孔排距為4.0m，淺孔與深孔排距為2.0m。待淺孔施工一段距離，即30m～50m再進(jìn)行施工深孔，深淺孔交替進(jìn)行施工。深孔與淺孔參數(shù)基本一致，深孔鉆孔深度為6m，封孔深度控制在4.0m，其余不變。淺孔共計(jì)施工25排，每排8個(gè)孔，合計(jì)1200 m，如圖1（b）所示。深孔注漿壓力控制在6MPa～10MPa，水灰比按0.3～0.45∶1進(jìn)行調(diào)配，保證注漿效果。深孔打眼可采用錨桿鉆機(jī)進(jìn)行施工，孔徑28mm/32mm。深孔原則上采取成排布置，現(xiàn)場施工時(shí)根據(jù)注漿情況可適當(dāng)調(diào)整。

淺孔使用JD-WJF-4型加固材料，具有良好的抗水性，凝結(jié)時(shí)間較快，高抗壓性等優(yōu)點(diǎn)，深孔使用JD-WJF-1型加固材料，具有良好耐壓，凝結(jié)時(shí)間較快，高抗壓性等優(yōu)點(diǎn)。通過淺孔進(jìn)行初步形成第一道“殼”，起到防滲透及初步固結(jié)的作業(yè)，淺孔注漿巷道長度100m，注漿孔排距4m，共計(jì)25排，每個(gè)斷面8個(gè)孔，孔深4m，使用JD-WJF-4型加固材料。深孔進(jìn)行第二步加固，同時(shí)使破碎巖石完全進(jìn)行膠結(jié)在一起，形成第二道“殼”，深孔注漿巷道長度100m，注漿孔排距4m，共計(jì)24排，每個(gè)斷面8個(gè)孔，孔深6m，使用JD-WJF-1型加固材料。

3 支護(hù)效果考察

巷道支護(hù)工作完成后，為檢驗(yàn)支護(hù)效果，設(shè)立對(duì)比試驗(yàn)，巷道10點(diǎn)17m～80m，長度63m，未進(jìn)行注漿，作為與注漿巷道效果對(duì)比巷道，并對(duì)巷道圍巖總變形量和巷道圍巖十字位移情況進(jìn)行了為期2個(gè)月的跟蹤觀測，結(jié)果如圖2所示。

圖2 支護(hù)效果對(duì)比研究

從圖2可看出，深淺孔雙孔注漿支護(hù)方法對(duì)巷道支護(hù)工作效果明顯，基本為出現(xiàn)圍巖變形。相比對(duì)比試驗(yàn)來說，巷道圍巖總變形量變化值為750mm，掘進(jìn)后巷道變形嚴(yán)重，因此需要加快推廣使用深淺孔“雙殼”支護(hù)方法。

4 結(jié)論

該文根據(jù)深部軟巖“雙殼”支護(hù)理論，提出了軟巖巷道“雙殼”支護(hù)方法。淺孔進(jìn)行初步形成幕墻，起到防滲及初步固結(jié)的作用，深孔進(jìn)行進(jìn)一步加固，同時(shí)使破碎巖石完全進(jìn)行膠結(jié)。在內(nèi)蒙古某礦南二行人下山上段巖巷支護(hù)中應(yīng)用，通過對(duì)比試驗(yàn)考察支護(hù)效果發(fā)現(xiàn)，采用深淺孔“雙殼”支護(hù)方法后巷道基本不發(fā)生變形，支護(hù)效果良好，為解決深部軟巖巷道支護(hù)難題提供了一種新的思路。