圍巖注漿加固技術在孫疃南翼軌道大巷底鼓治理的應用

劉亞軍

摘 要：結合孫疃礦-545m南翼軌道大巷實際情況，在底鼓治理實踐中提出底鼓控制的研究思路，通過消除或者減少巷道底板無效加固區(qū)，使各項支護與圍巖組成可靠的承載結構，對底板進行有效加固，可以有效控制巷道底鼓的發(fā)生。通過錨桿支護結合淺孔密注充填注漿和深孔強化注漿，成功解決了孫疃礦-545m南翼軌道大巷的支護問題，取得了明顯的技術經濟效益，對此類巷道支護具有指導意義。

關鍵詞：注漿加固 巷道支護 圍巖控制 底鼓 數值模擬

中圖分類號：ID265.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0082-02

孫疃礦新建以來，由高地壓引起的大變形一直是巷道主要的破壞方式，隨著有針對性的技術攻關不斷開展，實踐期間研究采用了高強錨桿、幫部錨索支護、架U型鋼封閉支架以及注漿加固注漿等多種支護方式，均無法控制巷道變形，尤其是巷道破壞在斷層帶及臨近煤層巖性惡化區(qū)域更加突出。南翼軌道大巷圍巖主要為粉砂巖、泥巖以及煤線，巷道由于局部橫穿煤層，同時受到斷層影響，巷道底鼓嚴重。

1 底鼓治理研究思路

在巷道開挖過程中，圍巖破壞變形存在如下力學模型，巷道開挖后，存在一個與巷道相切的等效開挖區(qū)，隨斷面形狀和應力條件的不同，周圍存在明顯的無效加固區(qū)（應力條件分為三類，σy=σx，σy>σx，σy<σx），見圖1所示。隨巖性不同，巷道的破碎區(qū)也有明顯的不同，而對于巷道整體的加固，存在一個合理的加固范圍和最小加固長度，才能使各加固措施能夠形成有效的承載環(huán)，因而頂幫底的加固和控制措施有如下的特征：

（1）頂板的加固與控制無論在何種應力條件下都相對容易。而且可采取多種控制方式，注漿加固、長錨桿及錨索支護等；

（2）幫部加固明顯受限。幫部加固雖然可以與頂部采用相同方式施工，但是其打眼與其它配套工序，都比頂部困難許多；

（3）底板控制極其困難。在底板存在著較大的無效加固區(qū)，嚴重底鼓時，采用底板注漿錨索和錨桿以及反底拱施工等控制措施都極難施工。

通過消除或者減少巷道底板無效加固區(qū)，使各項支護與圍巖組成可靠的承載結構，對底板進行有效加固，可以有效控制巷道底鼓的發(fā)生。

2 孫疃礦南翼軌道大巷底臌治理方案及設計參數

2.1 底鼓治理方案

根據孫疃南翼軌道大巷底臌段的圍巖特點和斷面要求，設計如下的支護參數，確保巷道底鼓的有效控制。其修復方案為：全封閉U型棚+錨注支護。

其工藝流程為：頂區(qū)錨索鎖棚—淺孔固結注漿—擴幫替換U型棚腿—鎖腿錨桿—全斷面噴漿（要求壁后噴實）—底板淺層開挖臥底—底板錨桿（錨注一體）—幫部與頂區(qū)注漿錨桿—全斷面深孔注漿—注漿錨索（可選）。

2.2 支護設計參數

（1）擴幫替換U型棚腿。

錨索配合工字鋼托梁護頂：在架U型棚段，每2棚安設3套Φ17.8×6300mm頂部鎖棚錨索，錨索固定于托頂工字鋼梁上，進行進U型棚的頂部鎖棚施工，將U型棚拱部固定于頂板巖層中。錨索排距為1.2m，間距為1.8m。

淺孔固結注漿：對于圍巖破碎自穩(wěn)能力差的地段，要進行淺孔固結注漿，將淺層破碎巖體進行加固。

（2）錨桿支護。

錨桿支護：在擴幫結束后一個圓班必須采用GM24/3000-490高強錨桿進行支護。錨桿間距為800mm，排距1200mm，錨桿支護必須緊跟架棚施工。每棚采用4根GM24/3000-490高強錨桿配合可搭接式鎖腿卡纜進行鎖棚施工，底角鎖腿錨桿距底板400mm，向下帶扎角15°。

（3）底板錨桿與反拱U型棚。

在底板淺層開挖臥底后，架設反拱U型棚，并安設底板錨桿，每棚安設4根底拱錨桿，錨桿長度為2.8m或2.4m（根據施工情況確定），采用兩節(jié)Z2550錨固樹脂藥卷加長錨固。同時底板每2棚安設一排（3根）錨注一體錨桿，該錨桿排距1.2m，間距1.8m。幫頂錨桿施工可以采用風錘或氣腿式錨桿鉆機，底拱錨桿要求采用配套MQJ-120/S氣動底板錨桿鉆機。

（4）全斷面噴漿。

全斷面噴漿應在U型棚架設完成之后進行，對于U型棚壁后及底拱角應當反復噴漿充實。噴漿料采用水泥、黃沙、石子按照1：2：2比例混合配置，為了保證噴漿過程中漿液流動性，噴漿料中應不加或者少加速凝劑，噴漿作業(yè)中嚴格把控噴漿質量，務必做到密實可靠。

（5）深孔注漿。

在施工錨桿鉆孔的同時要求打設注漿孔，注漿孔深2.8～3.0m。

幫、頂注漿：注漿孔間距1.6m，排距1.2m，可以采用風錘或氣腿式錨桿鉆機施工；鉆頭直徑Φ=42mm，注漿錨桿由4分鋼管制成，長度為2m，底端扁平處理，設計管體注漿孔徑前部8mm后部4mm孔徑，注漿時幫角最下一排注漿錨桿下扎15°。

底板注漿：底板布置三個注漿孔，注漿孔間距1.8m，排距1.2m，孔深3.0m求采用配套MQJ-120/S氣動底板錨桿鉆機。注漿錨桿采用配套BQD28-3.0m底板注漿錨桿，當底板破碎塌孔嚴重時采用自進（鉆）式中空注漿錨桿。

2.3 注漿加固效果分析

注漿加固后，對巷道頂底板及兩幫的變形情況進行監(jiān)測，觀測結果如圖2所示：

由圖可見南翼軌道大巷巷道變形量小，巷道形狀完整，未出現局部嚴重變形惡化現象，巷道頂底板最大位移83mm，兩幫最大位移44mm，位移量在巷道加固后55天未出現變化，說明施工方案對南翼軌道大巷的支護起到了顯著效。

3 結論

（1）提出了底鼓控制思路，通過消除或者減少巷道底板無效加固區(qū)，使各項支護與圍巖組成可靠的承載結構，對底板進行有效加固，可以有效控制巷道底鼓的發(fā)生。

（2）聯(lián)合密閉支護方式，有效控制了巷道的變形和底鼓失穩(wěn)情況，不僅解決了大松動圈圍巖巷道支護難題，而且有效防止了泥巖巷道圍巖后期的滲流災變。

（3）注漿加固施工工序簡單，加固效果安全可靠，在技術上以及工程經濟上具有明顯優(yōu)勢。

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