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影響軟巖巷道穩(wěn)定的主要因素
（1)巖性因素:巖體本身的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)程度及膠結(jié)物的性能，膨脹性礦物的含量等影響軟巖巷道變形的內(nèi)在因素。
（2)工程應(yīng)力的影響:它是造成圍巖變形的外在因素，具體涉及垂自應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、殘余應(yīng)力、工程環(huán)境和施工的擾動(dòng)應(yīng)力，及鄰近巷道施工、采動(dòng)影響等，特別是在多種應(yīng)力相互迭加的情況影響更大。
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（3)水的影響:包括地下水及工程用水，尤其是對(duì)膨脹巖，水對(duì)其變形的影響極大，水不僅造成粘土質(zhì)巖的膨脹，同時(shí)還大大的降低了巖石的強(qiáng)度。
（4）時(shí)間因素:流變是軟巖的特性之一，巷道的變形與時(shí)間密切相關(guān)。
2．４深井軟巖巷道的階段性變形特征
（1）掘巷之初的劇烈變形和應(yīng)力調(diào)整階段，隨巷道圍巖裂隙的發(fā)育，變形速度快速衰減，同時(shí)圍巖變形量增長(zhǎng)很快。初期來壓快，變形量大，軟巖巷道自穩(wěn)能力很差，如不加控制很快就會(huì)發(fā)生巖塊冒落、巷道破壞。但如果用不適應(yīng)軟巖大變形特點(diǎn)的剛性架，也將很快被壓壞。
（2）二次應(yīng)力場(chǎng)初步形成，破裂范圍趨向穩(wěn)定的穩(wěn)定變形階段，圍巖變形速度基本保持一致，位移量表現(xiàn)為緩慢增長(zhǎng)。多為非對(duì)稱環(huán)向受壓，且巷道開挖后不僅頂板變形易冒落，底板也將產(chǎn)生強(qiáng)烈底臌，如巷道支護(hù)對(duì)底板不加控制，往往出現(xiàn)強(qiáng)烈底臌并引發(fā)兩幫破壞、頂坍落。
（3）應(yīng)力擾動(dòng)、圍巖長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度降低、采動(dòng)影響等導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性降低，圍巖進(jìn)一步加速變形階段。超過臨界深度，支護(hù)的難度就明顯增大，且軟巖巷道變形在不同的應(yīng)力作用下，有明顯的方向性。軟巖的失水和吸水均可造成軟巖發(fā)生膨脹變形破壞或泥化破壞。
淮南礦區(qū)深部巖巷主動(dòng)加固新技術(shù)
將高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿及時(shí)支護(hù)和圍巖開挖擾動(dòng)區(qū)滯后注漿加固相結(jié)合是目前深部巖巷圍巖穩(wěn)定控制的有效途徑，由四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成：１）錨桿高預(yù)應(yīng)力施加技術(shù) ２）超高錨桿強(qiáng)桿體材料與制作工藝 ３）巷道底部錨桿眼成孔技術(shù) ４）圍巖開挖擾動(dòng)區(qū)滯后注漿工藝。這四項(xiàng)技術(shù)是一個(gè)有機(jī)的整體，缺一不可，任何一個(gè)環(huán)節(jié)把握不當(dāng)，都有可能造成深部巷道支護(hù)的失敗。
1)錨桿高預(yù)應(yīng)力施加技術(shù)
給錨桿施加高預(yù)應(yīng)力是恢復(fù)和改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)的有效途徑。錨桿高預(yù)應(yīng)力施加技術(shù)中，預(yù)應(yīng)力量值的控制是技術(shù)的關(guān)鍵，預(yù)應(yīng)力施加機(jī)具是該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的根本途徑。要使圍巖應(yīng)力狀態(tài)得到有效的恢復(fù)和改善，錨桿預(yù)應(yīng)力必須達(dá)到足夠的量值。
近五年來淮南礦區(qū)深部巖巷的支護(hù)研究與實(shí)踐表明，對(duì)埋深800～900米、水平應(yīng)力20～25MPa、垂直應(yīng)力15～20MPa、橫斷面寬度為4～5米的直墻半園拱形巷道，設(shè)計(jì)最大錨固力一般都在200～250kN左右，預(yù)應(yīng)力應(yīng)達(dá)到100～120kN。如此高的預(yù)應(yīng)力必然要求施工機(jī)具有足夠的扭矩，一般在扭緊螺母時(shí)相應(yīng)的扭矩應(yīng)達(dá)到500～800N.m。
MQS90J2型風(fēng)扳機(jī)，可提供600Nm以上的扭矩，預(yù)應(yīng)力100KN以上
2) 超高強(qiáng)錨桿桿體材料與制作技術(shù)
隨著錨桿預(yù)應(yīng)力和最大設(shè)計(jì)錨固力的提高，錨桿桿體材料的強(qiáng)度也要相應(yīng)提高，這就要求深部巖巷支護(hù)必須采用超高強(qiáng)錨桿?？紤]到滿足圍巖支護(hù)要求的錨桿長(zhǎng)度在2～2.5m的實(shí)際情況及現(xiàn)場(chǎng)鑿巖效率的需要，鑿巖機(jī)鉆頭直徑以28mm為宜，鉆頭直徑過大會(huì)降低鑿巖效率和鉆進(jìn)速度，過小則會(huì)使錨桿直徑相應(yīng)變小，無法確保錨桿對(duì)于維護(hù)圍巖穩(wěn)定所必須的強(qiáng)度。同時(shí)，為了確保樹脂錨固劑的粘結(jié)強(qiáng)度，錨桿桿體、樹脂錨固劑和錨桿孔三者必須做到直徑匹配。
目前市場(chǎng)上的φ22Ⅳ和V級(jí)建筑螺紋鋼桿體材料的屈服強(qiáng)度為540～６50MPa，能夠承受的屈服荷載為205～240kN，比Ⅱ級(jí)螺紋鋼錨桿高８0%，比Q235普通錨桿材料高3～4倍，而且價(jià)格低廉，每噸鋼材僅比Ⅱ級(jí)螺紋鋼高１00～３00元人民幣，這就為深部巖巷采用高強(qiáng)，甚至超高強(qiáng)錨桿提供了便利條件。
3)底錨桿眼成孔工藝技術(shù)
高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿仍是高效經(jīng)濟(jì)的底板支護(hù)措施。但要在巷道底板進(jìn)行錨桿支護(hù)，首先必須解決在巷道底板上打錨桿孔的技術(shù)難題。和在兩幫和頂拱上打眼相比，在底板上打眼巖粉難以排除，達(dá)到一定深度后由于巖粉積聚在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的阻力，鉆進(jìn)難以繼續(xù)。因此，必須研制專用的底錨桿施工機(jī)具。到目前為止，雖然進(jìn)行了多種嘗試，但還沒有研制出十分理想的機(jī)具。在這種情況下，為了進(jìn)行巷道底板的支護(hù)，只能借助于現(xiàn)有的施工機(jī)具進(jìn)行工藝上的改進(jìn)。通過加大風(fēng)壓和水壓，并對(duì)施工人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)后，利用現(xiàn)有的風(fēng)錘或煤電鉆，也可在底板上打出1.5～2.0m深的鉆孔，而且效率也不低，完成每個(gè)底板孔施工僅需3～4分鐘。
4)滯后注漿技術(shù)
滯后注漿加固的作用機(jī)理體現(xiàn)在兩方面：（1）對(duì)圍巖裂隙的固結(jié)增強(qiáng)作用。注漿后，圍巖裂隙得到粘結(jié)，提高了圍巖的完整性，使得裂隙的抗剪強(qiáng)度和剛度大大提高，表現(xiàn)為圍巖的整體抗拉剪強(qiáng)度（包括內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角）大大提高；漿液充填到裂隙中固結(jié)后形成新的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，使得裂隙巖體的變形模量明顯提高；裂隙充填后，其端部應(yīng)力集中大大削弱甚至消失，改變?cè)瓉淼牧严稊U(kuò)展破壞機(jī)制，遏制了圍巖的流變變形。
（2）改善圍巖表面應(yīng)力狀態(tài)。注漿壓力消散后在噴層與圍巖表面之間仍存在一定的殘余應(yīng)力，在錨噴支護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加了作用于圍巖表面的分布面力，能更加有效的改善圍巖的受力狀態(tài)，提高圍巖強(qiáng)度，維護(hù)圍巖的穩(wěn)定。此外，通過對(duì)錨桿孔及周圍裂隙巖體的注漿加固，使端錨型或半長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿轉(zhuǎn)變?yōu)槿L(zhǎng)錨固型，大大強(qiáng)化了錨桿的錨固性能。
1）地質(zhì)概況
該巷為新莊孜礦五二采區(qū)配風(fēng)巷，南起Ⅶ線南100m，北至五二采區(qū)石門，標(biāo)高-612m，總工程量約320m。
施工范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造十分發(fā)育，處于斷層群內(nèi)，主要斷裂構(gòu)造為I序次的F11-9～F10-5斷層帶，Ⅱ序次的Fa、F10-5(12)，、F10-5(11)、 F10-5(10)逆斷層，及其附生斷裂構(gòu)造，均為斜切正斷層，地層斷距為3.5～450m，發(fā)育狀態(tài)不穩(wěn)定，控制程度低，因而巷道巖層破碎，應(yīng)力集中，地層產(chǎn)狀變化大，對(duì)井巷工程破壞作用顯著。
本次施工范圍內(nèi)水文地質(zhì)情況復(fù)雜，主要為砂巖水、構(gòu)造裂隙水。涌水量預(yù)計(jì)為1.5～4.5m3/h，大致為靜儲(chǔ)量，并相對(duì)穩(wěn)定。但存在補(bǔ)給水源，預(yù)計(jì)會(huì)長(zhǎng)期出水
從上述地質(zhì)條件描述可以看出，該巷道有如下幾方面的困難條件：
1)巖性以碎裂的泥巖或泥質(zhì)巖體為主，遇水膨脹，屬于典型的松軟破碎巖層；
2)巷道主體工程位于斷層群內(nèi)，巖層結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，層理紊亂，裂隙十分發(fā)育；
3)巖層受斷層影響，掘進(jìn)迎頭賦存條件變化十分頻繁，施工管理難度很大；
4)斷層構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)烈，局部地段應(yīng)力集中；
5)裂隙水豐富，誘導(dǎo)圍巖泥化膨脹，水害不容忽視。
考慮到該工程圍巖賦存條件變化頻繁，差異較大，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件，分段治理、因地制宜。由此確定支護(hù)技術(shù)方案如下：以噴錨注分步動(dòng)態(tài)加固為基礎(chǔ)支護(hù)，根據(jù)動(dòng)態(tài)礦壓監(jiān)測(cè)分析結(jié)果，采用關(guān)鍵部位加固綜合治理方案。
2）支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)
（1)初噴薄層混凝土
爆破后及時(shí)噴射混凝土封閉圍巖，厚度20～30mm；
（2)頂部高強(qiáng)大預(yù)拉力錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)
采用Φ22×2400mm超強(qiáng)螺紋鋼等強(qiáng)預(yù)拉力錨桿加菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，頂部可采用風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)配Φ27鉆頭成孔，幫部可采用氣動(dòng)鑿巖機(jī)施工，孔深與錨桿等長(zhǎng)；采用加長(zhǎng)錨固方式，錨桿間距800mm，排距800mm。錨桿預(yù)緊力不小于80 kN。
（3)補(bǔ)打幫部錨桿及關(guān)鍵部位加強(qiáng)錨索支護(hù)參數(shù)
幫部同樣采用Φ22×2400mm超強(qiáng)螺紋鋼大預(yù)拉力錨桿加菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，幫頂采用高預(yù)應(yīng)力錨索系統(tǒng)加強(qiáng)，鋼絞線規(guī)格為Φ15.24×5.3m；每斷面布置5套
（4）底板錨桿加固參數(shù)：反拱半徑3000mm，采用Φ22×2400m超強(qiáng)螺紋鋼等強(qiáng)預(yù)拉力錨帶網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)加強(qiáng)，每排5套錨桿，間距800mm，排距800mm。
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發(fā)表評(píng)論 
