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向斜轴应力区绞车硐室修复技术 许平徐相柱卜照龙吕国臣乔勇 [阜新矿业集团公司,辽宁阜新123000] 摘要针对艾友煤矿107区二阶段绞车硐室变形原因的探究,分析原支护方案中存在的问题,根据支护理论,采用二次支护、卸压、注浆等修复措施,取得了良好修护的效果。 关键词向斜轴应力区硐室二次支护卸压注浆 ----------------------------------------------------------------------- 前言 107区二阶段绞车硐室布置在向斜轴应力区,位于107区南部、F15断层西侧,北部为107回风上山、107皮带上山,东南部为7414掘进工作面和7416未设计工作面,南部靠近β3岩墙,巷道底板标高-735m,地表标高+131.3m。受多种因素影响,107区二阶段绞车硐室形成后一直处于流变状态,变形极为严重,集中表现在顶板喷层出现严重开裂、脱落现象,巷道变形收敛,有效断面减小,绞车基础严重底臌,致使绞车无法正常使用。尽管巷道几经维修,但仍未能有效地控制其变形。为此,决定采用二次锚、带、网、喷+索+注浆联合支护技术,结合卸压等技术,取得了较好的效果。为此急需再次扩修,以确保该区运输提升的正常进行。 1破坏原因分析 107区二阶段绞车硐室顶板为泥质页岩、砂岩,底板上部为1.5m左右煤层,以下为泥岩。通过对现场施工情况及矿压监测数据的分析,判断巷道破坏原因是: ①围岩呈显著的软岩特征,围岩膨胀变形。底板至覆岩的结构以泥质页岩为主,而且夹煤层,普氏硬度系数较低为0.9~1.2,自稳性差,矿山压力显现比较明显。 ②绞车硐室布置在向斜轴应力区,压力重心偏移,造成巷道加速位移。 ③围岩受采掘动压影响明显,采动影响范围在180m左右,7414工作面掘进活动影响,使107区二阶段绞车硐室围岩的变形加剧。 ④初期施工对围岩的破坏,巷道围岩较为破碎、松软。 ⑤原设计采用的锚、网、喷支护方式与围岩条件不适应,支护强度达不到要求,所以,巷道在强大的采动压力和构造应力作用下,产生失稳性变形,使巷道不能满足使用需要。 2修复形式 2.1二次支护 通过对107区二阶段绞车硐室围岩变形量的测定,确定了三向压力的移动情况及绞车硐室的弱面。根据深部巷道支护先柔后刚、先让后抗、柔让适度的原则,一次支护在保证围岩稳定的条件下允许有一定变形,释放压力,在合适的时间进行二次支护。二次支护加大了巷道支护密度,增加巷道支护强度,保持巷道的支护质量。 2.2卸压 7414运输顺槽临近107二阶段绞车硐室,在顺槽内按3°角布置直径75mm钻孔到绞车硐室底部,使压力导向弱面,降低绞车硐室以外的压力对绞车硐室的影响,控制巷道底臌。 2.3注浆加固 高地应力区的强水平应力作用于顶板岩层,产生剪切破坏,诱发顶板离层。在富含软弱夹层的薄层状顶板中,由于弱面和夹层强度很低,自重应力就可导致巷道冒顶,巷道出现随掘随冒的现象。利用注浆充填离层后出现的裂隙,使顶板形成一个整体,增加支撑强度,从而控制离层后应力的叠加。 3修复技术参数 绞车硐室修复采用二次锚、带、网、喷+锚索+注浆联合支护、卸压等措施。 (1)二次支护参数 二次支护锚杆采用直径22mm、长2400mm高强度锚杆,间排距为800×800(mm);托盘采用130×130×8(mm)的锰钢碟形高强度托盘。 锚索为直径17.8mm、长6000mm的钢绞线,间排距为800×800(mm),托盘采用200×200×8(mm)的锰钢碟形高强度托盘,锚索滞后锚杆施工。 为控制绞车硐室巷道基础变化,采用了安设底脚锚杆的支护方式,底脚锚杆的直径为20mm、长2000mm,锚杆排距为800mm。 (2)注浆 注浆前先喷混凝土封闭巷道表面,喷浆厚为100mm,设计强度C20。用美固MP364型胶结物进行深部注浆。注浆锚杆直径为22mm、长3000mm,其间排距为1500×1500(mm),注浆锚杆与巷道轮廓线垂直,角度不小于75°,锚杆外露50至80mm。深部注浆完成后,用快速水泥进行二次注浆补强,根据具体情况,对开裂处补喷混凝土,喷射厚度为50mm,设计强度C20。最后安设直径22mm、长2000mm的注浆锚杆,注水泥浆,注浆材料为42.5#水泥。 (3)卸压 卸压方式为,在绞车硐室周围沿巷道底板挖600×300(mm)的卸压槽;从卸压槽底按间距1000mm布置直径42mm、深1500mm的卸压孔;利用运输顺槽,在绞车硐室底部1500mm~2000mm范围内钻直径75mm卸压孔,孔间距为500mm。 107绞车硐室修复如图1所示。 图1绞车硐室修护方式示意图 4支护效果 为观测绞车硐室在修复前后的变化,设4个观测站,修复前观测45天(见表1),修复后观测56天(见表2),每天观测一次,并对观测

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