深埋巷道圍巖變形現場實測研究

穆磊

淮北礦業（集團）有限責任公司朱仙莊煤礦 安徽宿州 234111

深埋巷道圍巖變形現場實測研究

穆磊

淮北礦業（集團）有限責任公司朱仙莊煤礦 安徽宿州 234111

對深埋巷道圍巖位移進行現場實測，獲得了深埋巷道圍巖表面及深部的位移變化及巖石裂隙發展情況，掌握了巷道開挖后圍巖變形機理，對深埋巷道支護具有指導意義。

1、概述

伴隨我國經濟的高速發展，對煤炭需求量也不斷增加，華東地區掀起新一輪建井、煤礦開采的高潮，但目前我國大部分煤炭資源儲藏較深，其中安徽兩淮、山東巨野等多個礦區煤礦開采深度均已達1000m以上，深部開采已是必然趨勢。隨著采煤深度的不斷增加，工程地質條件也將也來越復雜，工程中出現的軟巖巷道失穩已成為煤礦建設的一大難題，探討尋求合理支護軟巖巷道的方法已成為煤礦建設者們關注的技術難題。

2、巷道圍巖變形監測

2.1 監測方案

為了解軟巖巷道變形機理，防止巷道掘進中出現較為嚴重的拱頂下沉和底鼓、兩幫收斂，嚴重時錨桿和錨索被拉斷等現象，選擇在某掘進斷面進行巷道圍巖變形監測，為解決巷道穩定問題，提出合理支護方案。

巷道埋深-900m，主要穿越地層為泥巖、細砂巖，巷道自穩能力較差。采用錨、網、噴和錨索聯合支護方式，其中錨桿的直徑為Φ22，長度為2.5m，間排距為800×800mm，菱形網格狀網片孔尺寸為100×100mm，混凝土噴層厚度100mm，錨索直徑17.8mm，長度6.5m，間排距為2400×2400mm。同時在巷道掘進后適時進行注漿，本測試巷道注漿在掘進后25天進行。測試選擇在巷道拱頂、左幫、右幫分別埋設多點位移計，對深部圍巖位移進行現場測試，以監測并獲得5m內圍巖變形特性。監測斷面尺寸及元件埋設位置見圖1所示，圖中1#～5#表示多點位移計安裝位置，每個位移計內含6個測點，深度分別為5m、4m、3m、2m、1.5m、1m。

圖1 監測巷道斷面尺寸及元件布置圖

2.2 監測結果分析

由于巷道開挖初始，圍巖變形較大，所以在元件埋設初期每天都進行了現場監測，后期圍巖變形趨于穩定，測試時間間隔也逐漸延長。通過還原現場實測數據，可以獲得距離巷道表面不同深度圍巖隨巷道掘進時間變化曲線，如圖2～圖6所示。

從圖2～圖6可以看出，不同方位的圍巖變形規律近乎一致，圍巖位移較大，拱頂處累計達到257mm，兩幫位置較拱頂稍小，但也累計達到200mm左右。圍巖在不同深度變化不一，主要體現在1.5～2.0m與3.0m～4.0m之間，這兩處圍巖有較大的裂隙，均屬于破裂區。而在這兩個區域范圍之外的圍巖位移差較小，可認為圍巖比較完整。

同時從圖2～圖6可以看出，圍巖位移變化曲線是一條連續曲線，所以可對變化曲線求導以獲得圍巖位移速率隨時間變化曲線，由于各方位圍巖位移變化曲線規律近乎一致，本文僅選擇1#測站圍巖位移變化進行分析，如圖7所示。從圖中可以看出，在巷道掘進初期10d之內，巷道位移快速增加，達到10～20mm/d，到掘進30天后，圍巖位移逐漸趨于穩定，僅為0.2～0.5mm/d左右，可認為在注漿加固下，巷道支護開始發揮作用，約束了圍巖的變形，同時改善了圍巖應力狀態，達到增強圍巖整體強度的效果。

通過現場實測與現場注漿前后圍巖位移變化對比結果來看，深埋巷道支護應采用積極主動加固形式：即以錨、網、噴、索和注漿加固相結合，該方式能明顯改善破裂巖體力學特性，支護結構整體性好，承載能力高，支護效果較好。

3、小結

通過對某深埋巷道圍巖位移的現場實測可以獲得以下結論與建議：

（1）深埋巷道圍巖存在多個破裂區，在該實測巷道，主要分布在1.5～2.0m與3.0m～4.0m之間，這兩處圍巖有較大的裂隙，建議現場支護時應加以重視，以便合理地選擇錨桿與錨索的長度與型號。

（2）在巷道掘進初期10d之內，巷道位移快速增加，圍巖破裂區在不斷擴展，逐漸向圍巖深部發展，建議現場應在此時采取相應支護措施對圍巖變形進行合理控制。

（3）深埋巷道支護應采用以錨、網、噴、索和注漿加固相結合的積極主動加固方式，該方式能明顯改善破裂巖體力學特性，支護結構整體性好，承載能力高，支護效果較好。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.019

穆磊（1985~），男，安徽淮北人，

2007年畢業于安徽理工大學大學，現為淮北礦業（集團）有限責任公司朱仙莊煤礦技術科Ⅱ3采區、86采區技術負責人，主要從事深埋軟巖巷道合理支護技術研究和圍巖變形觀測方向的研究。

深埋巷道；圍巖變形；監測；裂隙