張 帥 李志國

(肥城礦業(yè)集團 梁寶寺二號井籌建處，山東 嘉祥272404)

0 概況

梁寶寺二號井位于山東省巨野煤田，設(shè)計能力120 萬t/年。主采3煤層，煤層頂板為泥巖和粉砂巖，煤層底板為泥巖、粉砂、細砂巖。開采第一水平-1020m 水平，埋藏深，圍巖應(yīng)力高，礦壓顯現(xiàn)劇烈，巷道產(chǎn)生破壞和變形更為嚴重。根據(jù)二號井的實際情況，現(xiàn)階段巷道支護困難是制約礦井高效生產(chǎn)建設(shè)的主要問題。因此，本礦加強深井高應(yīng)力巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究，不斷總結(jié)經(jīng)驗，成功實現(xiàn)了對深井高應(yīng)力巷道圍巖的有效支護。

1 巷道支護設(shè)計

1.1 一次支護

現(xiàn)以內(nèi)水倉巷道支護為例進行說明。一次支護采用錨網(wǎng)索噴方式。

（1）錨桿間排距800mm×800mm，打設(shè)底角錨桿時下傾45°，錨桿采用Φ22×2800mm 高強預(yù)應(yīng)力左旋無縱筋螺紋樹脂錨桿，錨桿外露10～40mm，使用應(yīng)力顯示讓壓管、減摩墊圈，錨桿安裝過程中要把應(yīng)力顯示讓壓管讓壓部分壓平。

（2） 金屬網(wǎng)采用Φ6.5mm 冷拔鋼筋經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為1400mm×1000mm，網(wǎng)格長×寬為100mm×100mm，金屬網(wǎng)要壓茬搭接，搭接長度不小于100mm，搭接兩塊網(wǎng)要用12﹟雙股鐵絲三花綁扎聯(lián)接，間距不大于200mm。

（3）錨索規(guī)格為Φ21.6×8200mm，間排距為1600mm×1600mm，使用4 支MSK2550 型樹脂錨固劑錨固，托盤規(guī)格300mm×300mm×16mm。

（4）支護完成后初噴噴砼強度C25，噴體厚度150mm。

1.2 二次支護

二次支護采用鋼筋梯+錨桿+注漿錨索的支護方式。

（1）錨桿間排距為1600mm×800mm，錨桿規(guī)格不變。在原支護兩排錨桿中間補打一排錨桿，奇數(shù)排施工的錨桿自巷道正中向右偏400mm開始施工第一根，偶數(shù)排施工的錨桿自巷道正中向左400mm 施工第一根，后均按間距1600mm 施工其余4 根。

（2）鋼筋梯采用Φ14mm 鋼筋制作，鋼筋梯外寬80mm，每架中間焊接橫筋，每組兩道，每組間距800mm，橫筋間距100mm，鋼筋梯搭接長度100mm，搭接處要在托盤下壓緊。

（3）注漿錨索在原支護兩排錨索中間開始施工，巷道正中一根，后按間距2400mm 施工其余4 根錨索。注漿錨索型號為Φ22×6300mm，使用2 支MSK2550 樹脂藥卷錨固，錨索外露150mm～250mm，安裝完畢后要將外露部分保護好，以便以后注漿。

（4）二次支護后進行復(fù)噴施工，復(fù)噴厚度150mm。

圖1 二次支護偶數(shù)排支護斷面圖

2 支護原理分析

這種支護方式實現(xiàn)了“三錨聯(lián)合”支護，即錨桿、錨索及注漿錨索相結(jié)合，將錨噴支護與注漿加固技術(shù)結(jié)合起來，采用注漿錨索來實現(xiàn)錨、注合一，對巷道破碎圍巖進行主動加固與支護，充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，實現(xiàn)積極支護[1]。

圖2 錨注加固結(jié)構(gòu)形成示意圖

其承載原理主要反映在以下幾個方面[1]：

（1）注漿和固結(jié)改善了破碎圍巖的物理和力學(xué)狀態(tài)

漿液固化后，可充填和封堵圍巖的裂隙，隔絕空氣，減輕已破碎圍巖的風(fēng)化，防止圍巖被水浸濕軟化，進而強化了圍巖的自身強度。同時，注漿后松散破碎圍巖被膠結(jié)成整體，巖體內(nèi)聚力得到提高，從而顯著提高破裂巖體的承載能力；且噴層壁后充填密實，保證荷載均勻地作用在噴層或支架上，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中而首先破壞，使支架和噴層能提供均勻的反作用力；再則巖塊受力狀態(tài)由點荷載、單向荷載、極低約束力下的兩向或三向荷載作用轉(zhuǎn)化為較高約束力下的三向應(yīng)力狀態(tài)，其峰值強度和變形性能顯著提高。

（2）多層組合結(jié)構(gòu)的可靠性與承載能力顯著提高

注漿充填圍巖空隙和裂隙，固化后配合錨桿的錨固作用，可形成多層有效的組合結(jié)構(gòu)。且支護體內(nèi)錨桿均轉(zhuǎn)化為全長錨固，它將多層結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個整體，共同承載，擴大了支護結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。且因錨注加固組合結(jié)構(gòu)厚度遠大于普通錨噴支護形成的支護結(jié)構(gòu)厚度，減小了作用在底板巖體上的荷載集中度，減弱了底板巖體中的應(yīng)力和塑性變形，實現(xiàn)控制巷道底臌的目的；巷道底板的穩(wěn)定，有助于兩幫的穩(wěn)定，在底板和兩幫穩(wěn)定的情況下又能保持拱頂?shù)姆€(wěn)定，從而保證巷道錨注支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，實現(xiàn)對深部破裂圍巖的有效約束，發(fā)揮破裂圍巖的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

（3）錨注加固結(jié)構(gòu)的高抗力阻止了圍巖深部塑性區(qū)的發(fā)展

對新掘巷道圍巖實施注漿加固允許滯后于初次支護一定時間，使圍巖在保證巷道安全的條件下釋放變形能，而對修復(fù)巷道則要求及時進行注漿加固，注漿加固是針對處于峰后軟化和殘余變形段的破碎巖體進行的，此范圍內(nèi)巖體應(yīng)力狀態(tài)較低，加固后可轉(zhuǎn)化為彈性體，因此，對加固體固化后產(chǎn)生承載力是有利的。承載能力逐步提高后，其抵抗深部巖體的變形能力也逐步提高，引起加固體內(nèi)應(yīng)力提高，形成對深部圍巖的有效約束，使破裂巖體的殘余應(yīng)力逐步提高，阻止了圍巖塑性區(qū)的發(fā)展。

3 總結(jié)

錨注加固結(jié)構(gòu)具有其它支護所沒有的特性，主要體現(xiàn)在較好的整體性、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性、較高的承載力和較強的抗變形能力上。該技術(shù)可充分發(fā)揮錨噴、錨索和錨注各自獨特的支護作用，并使其相互補充和加強，充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，強化了支護結(jié)構(gòu)的承載能力和適應(yīng)性，改善了深井巷道支護現(xiàn)狀，達到了預(yù)期目標。

［1］王振武.深井高應(yīng)力軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性分析與控制技術(shù)研究[D].山東科技大學(xué)，2012.

［2］宋宏偉.井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.