滲流水影響下泥質巷道支護技術研究

劉亞軍 司文

摘 要：該文通過對朱仙莊煤礦Ⅱ水平皮帶機大巷現場工程地質綜合調查，詳細分析了泥質巷道破壞失穩的原因，并結合實際提出強韌封層多層次錨桿鋼絞線聯合承載環支護技術，工程實踐中取得了良好的支護效果，對滲流水影響下泥質巷道的支護研究具有指導意義。

關鍵詞：滲流水 泥質巷道 承載環 變形規律

中圖分類號：P641.135 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0042-02

1 工程概況

朱仙莊煤礦Ⅱ水平第二部皮帶機大巷位于礦井南部Ⅱ水平Ⅱ3采區下部，區域內構造復雜，斷層較發育，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、砂質泥巖，斷層面淋水現象嚴重，Ⅱ水平第二部皮帶機大巷破壞處經多次返修，巷道先期采用錨噴+全封閉29U型棚+滯后注漿支護，巷道破壞主要表現為巷道兩幫向內側擠壓，漿皮開裂掉落。巷道位置及與周邊巷道關系如圖1所示。

2 破壞原因分析

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

（2）滲流水：根據現場實際觀測和對已有的水文地質資料進行分析表明，二水平第二部皮帶機巷底板巖層下含有灰巖水，出水量約6～7 m3/h，水壓6.5 MPa，由于巷道經過多次修復，松動圈范圍不斷擴大，高壓強的滲流水沿著裂隙向巷道擠入，遠遠超過了原有兩幫設計的支護強度，也是巷道發生變形失穩的主要因素之一。

（3）采動影響：礦井實際生產過程表明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巷受到多次采動的應力擾動，局部破壞了原有巷道的穩定性。

（4）構造應力：從巷道優化角度上分析可以發現，該巷道最初設計存在不足，二水平第二部皮帶機巷一方面是穿斷層布置，且F19斷層為正斷層，伴隨應力釋放，巷道除受大構造應力作用外，還受巷道附近正斷層的影響，使其同時承受垂直和水平方向構造殘余應力。

（5）巷道斷面大、支護能力弱：二水平第二部皮帶機巷斷面達到4800 mm×3800 mm，加上與中間聯巷相連接，形成巨大的地下空間，而與之對應的支護能力較弱，巷道原設計對底板的支護能力較弱，導致后期發生底鼓，同時由于底鼓后的臥底處理，破壞了幫部的支撐結構，內部出現大量空洞、裂隙、孔隙，導致幫部支護整體性偏弱，無法形成頂板穩定承載基礎。

3 支護參數設計

3.1 強韌封層多層次錨桿鋼絞線聯合承載環技術

對巷道采用四層高強錨桿鋼絲繩噴漿聯合支護，形成強韌封層多層次錨桿鋼絞線聯合承載環。

（1）一噴層為初噴層，厚度不小于100 mm。

（2）強韌封層高強錨桿噴漿層的支護參數。

①錨桿。

采用高強錨桿（規格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），要求縱向應在10 m以上；橫向為巷道除底板外的巷道周邊邊長的長度。

④托盤。

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

掛鋼絲繩時，應將其插入錨桿并拉緊，同時用蓋板壓緊，達到扭矩要求，在兩根錨桿間穿一根副繩并與原鋼絲繩上下交替拉緊，形成鋼絲繩網格，每根間距為350 mm。

3.2 注漿技術工藝

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量，注漿錨桿長度1800 mm，初次注漿間排距設1400×1400 mm，二次注漿錨桿間排距為1500×1500 mm，頂部孔深2500～3500 mm，根據錨桿打眼機打孔狀況盡可能打至4000 mm，底板以上幫眼孔深1800～2400 mm。

對于巷道交叉點右側幫部嚴重泥化松散帶，右幫（上幫）從最大斷面處向北3m范圍、1m腰線以上2m范圍內采取軟巖置換，增強最大斷面點右幫支護強度，在基礎墻外側密排泄壓方木，并在底板向上3 m范圍內安裝2寸1.15m～2.55m泄壓鋼管。右幫基礎剖面分別如圖3所示。

4 現場試驗驗證

（1）測站布置方案。

在巷道主體修復結束后，在交叉點及支巷內共布置8個觀測站，每個觀測站按十字布點法布置，并將3#測站頂板測點作為頂板沉降觀測點。

（2）觀測結果分析可以看出，采用強韌封層多層次錨桿鋼絞線聯合承載環技術對巷道進行修復后，圍巖的變形過程平緩，并逐漸趨于穩定。巷道交叉點最大跨度處，3#觀測點表面位移較大，頂底板位移量最大值為63 mm，兩幫位移量最大值為28 mm，4#觀測點頂底板位移量為41 mm，兩幫位移量為26 mm，巷道支巷表面位移量較小或無位移，巷道整體呈現為穩定狀態。

5 結論

（1）前期采用架U型棚錨網索注漿聯合支護方案時，對一般破碎巖體巷道加固具有良好效果，但是在圍巖泥化嚴重段，巷道發生二次嚴重變形破壞，分析認為采用架U型棚錨網索注漿支護，由于局部泥化圍巖不具備可錨性和可注性，另外泥質圍巖變形不均勻，并且遇到水會產生很大的流變附加應力，采用U型鋼支護容易造成點載荷和應力集中，劣勢效應明顯。

（2）根據前次支護失敗經驗教訓，強調對巷道破壞段進行區域內疏水降壓，用混凝土置換巷道右側幫部和底角位置嚴重泥化圍巖，對巷道承載基礎進行強化，構筑具有較高承載力的承載環，提出強韌封層多層次錨桿鋼絞線聯合承載環技術。

參考文獻

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