松軟破碎巖層巷道反懸拱底臌治理的探索

梁苗+王富強+王輝

摘 要：本文針對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定巖層上并注漿加固，形成反懸拱向下承載支護形式控制巷道底臌。

關鍵詞：松軟破碎巖層；反懸拱；底臌

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0151-01

1 概述

石草臺煤礦二水平變電所等大斷面硐室采用導硐施工法，小斷面掘進后刷大至設計斷面，通過現場勘察、圍巖松動圈測試、初步礦壓觀測和巷道礦壓顯現分析，主要存在以下問題：巷道屬于深部開挖，受地應力影響顯著，區域構造應力復雜；巷道圍巖呈現松軟破碎特點，開挖后碎裂破壞嚴重；施工后支護結構與圍巖變形耦合差；現場圍巖松動圈測試結果松動圈在1.7m～2.2m，屬于大松動圈，該區域巷道布置密集存在支承壓力疊加的情況。

2 底臌治理方案設計原則

鑒于石草臺深部松軟破碎巖層巷道圍巖變形大，巷道周圍巖體同時受壓和持續變形等特征。需改善圍巖的力學性質和應力分布狀態，提高圍巖的自穩能力，提高支護結構的初撐力，重視對巷道底板圍巖的及時封閉。松軟破碎巖層巷道支護原則中的關鍵點是，改善圍巖力學性質，發揮圍巖的自穩能力。綜上所述，針對石草臺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）維護和保持圍巖的殘余強度；（2）改善不穩定巖層的應力狀態；（3）充分發揮支護結構和圍巖的整體承載能力。

3 底臌治理設計思路及方案

本支護設計的思路是采用表面封閉圍巖、錨注加固圍巖、應力深部轉移相結合的方法治理底臌。（1）采用注漿錨桿對底板淺部碎裂圍巖錨固；（2）通過注漿錨桿對底板淺部注漿，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構；（3）應用注漿錨索將淺部承載拱錨固到深部穩定巖層，利用深部錨固點限制淺部底板變形，同時應力向巖層深部轉移，在硐室的底板形成反向懸吊的組合拱結構與淺部巖層共同形成承載體系抑制底臌。

底臌治理支護設計方案如下：如圖1。

注漿錨桿：j32×2500mm中空高強注漿錨桿，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。縱向相鄰錨索用梯子梁連接。

4 FLAC3D數值模擬

為了檢驗底鼓治理方案的支護效果，根據石草臺煤礦二水平變電所等巷道的圍巖物理力學參數采用FLAC3D軟件進行了數值模擬驗證。根據數值模擬結果分析，如圖2所示，底板巖層加固后穩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力的狀態下，注漿錨索、錨桿起到了阻止底板圍巖向上拱起的作用，受力均勻支護效果明顯，在控制底臌方面發揮了良好的作用。

5 結語

根據石草臺深部松軟破碎巖層巷道底鼓治理方式來看，改善不穩定巖層受力狀態的原則，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；錨桿支護懸吊、組合拱理論二者相結合，通過注漿方式加強淺部底板的強度同時采用錨桿支護在形成向下的拱形承載結構，將錨桿支護形成的組合拱結構利用錨索將其反向（向下）懸吊在深部穩定或未松動的巖層上，形成抵抗巖層向上鼓起的反懸拱承載結構可以有效控制巷道底臌。