B080102复杂难支护巷道底臌防治技术.docVIP

复杂难支护巷道底臌防治技术 李 军1 李海亮2 【1-淮北矿业集团袁店一矿筹备处，安徽 淮北 235137 ;2-中国矿业大学, 江苏 徐州 221008】 摘 要 针对祁南矿软岩高应力巷道和动压影响剧烈巷道底臌变形量大，不能满足安全生产需要的实际状况，制定了防治巷道底臌的反底拱与锚注联合支护方案。采用该方案后，提高了支架的抵抗底臌的能力，减小了底臌量，满足了安全生产的需要，并获得较好的技术经济效益。 关键词 软岩 锚注支护 底臌 反底拱 ----------------------------------------------------------------------- 前 言 祁南煤矿地压大、岩石软，巷道底臌现象较为严重。由于底臌，巷道断面缩小，通风风速提高，轨道阴阳道，运输安全间距小，不能满足使用要求，危及安全生产。此外，由于底臌，水沟被挤坏，不能正常排水，底板在水的浸泡下底臌加剧。新掘进的巷道不到一个月就有不同程度的底臌，为保证工程质量和安全生产，每月都要对后路进行卧底整治。巷道整修工作占用了大量的劳动用工，降低了矿井单进水平，浪费了大量的人力、物力、财力。由此可见，巷道的底臌已经严重制约矿井发展，底臌防治问题已成为亟待解决的难题。 1 底臌原因分析 根据对祁南煤矿已掘巷道破坏情况的深入调查，并对已掌握的地质及技术资料进行分析，认为祁南煤矿的巷道破坏因素是多方面的，下面就主要的几个因素做一分析。 （1）上覆岩层压力大 原岩应力是巷道围岩变形破坏的根源。矿井巷道是在原岩应力作用下开挖的，在巷道开挖的整个过程中，原岩应力一直对开挖起作用。原始地应力包括上覆岩层产生的重力场应力及地质构造应力两大部分，对于重力场产生的地应力仅与上覆岩层及其采深有关。上覆岩层压力大，从而作用在支护结构上的荷载亦较大，当支护结构承受不了该荷载作用时，必然产生变形，逐渐造成巷道支护结构的破坏。 （2）构造应力大 构造应力则是由长期的地质构造运动产生的，矿井的地质构造越复杂、越活跃则构造应力越大。构造应力对巷道稳定性影响极大，构造应力方向通常受构造方向的影响，在多数情况下，构造应力要比重力大1～1.5倍，与重力场比，构造应力很不稳定，它的参数在时间和空间上有很大差异，它的存在直接决定着巷道的稳定性。 （3）受动压影响 受工作面回采引起的强烈支承压力作用，使围岩应力值数倍于原岩应力，当支护结构承受不了该荷载作用时，必然产生变形，造成巷道支护结构的破坏。 （4）支护方式与围岩条件不相适应 祁南煤矿巷道曾采用锚、网、喷+U型钢可缩性支架联合支护方式。因为巷道围岩变形量大，变形持续时间长，锚、网、喷支护强度小，不能及时有效地控制巷道围岩变形，往往导致支护失效破坏，难以使围岩处于受压状态而形成组合拱结构。U型钢可缩性支架是有一定变形能力的被动支护方式，当巷道断面不大时，U型钢可缩性支架具有一定的支护强度，但当断面较大，巷道变形量大，虽然采用29U型钢可缩性支架支护，还往往会使可缩性能失效。在井下，大量采用U型钢可缩性支架的巷道，在围岩压力作用下，产生失稳性变形、扭曲、弯曲和背板压碎断裂现象，使巷道不能满足使用要求。 （5）巷道底板稳定性差 祁南煤矿巷道的底角和底板普遍没有采取有效的支护措施，因此当巷道的顶帮压力较大时，造成巷道底板中的应力出现集中现象，从而使巷道的底板产生塑性变形、出现底臌，进而直接影响巷道顶帮的稳定，产生顶板下沉、两帮内挤，造成巷道支护结构的全面破坏。 2 底臌防治措施 防治巷道底臌，一般有“让” 和“抗”两种方式。所谓“让”，就是通过人工开切卸压槽，予留卸压空间，减少对支护体的破坏，典型的做法有巷中挖沟和底角深孔爆破。对于“让”的策略，不适用于松软、破碎围岩及具有扩容性和遇水膨胀的软岩，因为该类岩石即使开切卸压槽也很快会被岩石的扩容和膨胀挤压密实，起不到卸压的作用，祁南矿的围岩即为此类。所谓“抗”，就是提高底板及巷道围岩的抗变形能力，它通过改善围岩结构、提高围岩的自稳性和增加支护体两个方面来实现。我们常见的封闭支架、反底拱、底板注浆加固即属此类。 通过以上分析，我们看到大断面软岩巷道发挥锚杆支护的优势要从提高围岩的强度和弹性模量，改变围岩的变形规律入手，祁南煤矿复杂难支护巷道底臌防治采用反底拱与锚注联合支护体系正是基于这一思路提出来的。 3 锚注支护机理分析 由内注浆锚杆为核心所形成的锚注支护体系，其实质是采用注浆锚杆兼作注浆管使用，一方面通过注浆改变围岩的力学性能，另一方面为锚杆提供了可靠的着力基础，提高了锚杆的支护效果。其支护机理主要包括以下几个方面： ① 采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙，隔绝空气，防止围岩风化，且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度。 ② 注浆后，浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩