深部复杂软岩大巷底鼓治理技术

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1、深部复杂软岩大巷底鼓治理技术摘要：随着矿井开采深度的不断增加，软岩巷道的松软破碎、高应力、大变形、支护难度大的工程问题日益严重，底鼓现象已成为软岩巷道围岩变形和破坏的主要特征之一。通过分析赵固一矿东翼轨道大巷底鼓机理，提出了软岩巷道控制底鼓的治理技术。工程实践表明，在深部复杂的软岩巷道支护中，此技术能有效控制巷道底鼓，取得了良好的技术经济效果。关键词：软岩底鼓治理技术1.底鼓现象赵固一矿东翼轨道大巷断面为直墙半圆拱形，巷道净宽5.0m，直墙高1.6m，S净＝17.81㎡。坡度为+5°上山，采用锚网索喷

2、支护，初喷混凝土厚度70mm，打锚杆挂网复喷混凝土厚度80mm。锚杆采用Φ20×2400mm全螺纹等强锚杆，全断面铺设钢筋网，挂钢筋梯。从巷道变形情况来看，支护效果不好，巷道底鼓量大，最大底鼓量达1200mm，两帮向外鼓出量大，最大达到800mm，顶板变形、掉包、下沉，喷层开裂脱落。2.底鼓发生原因分析2.1巷道围岩岩性较差。巷道埋深为-521～-516m，从柱状图（图1）看，东翼轨道大巷围岩以泥岩、砂质泥岩为主，不仅岩块强度较低，完整性差，而且岩体结构面极为发育，围岩整体强度较低。同时受落差15~1

3、50m的F16毛屯大断层影响，围岩更加松散破碎，原有节理、裂隙扩展，产生新的裂隙，导致巷道围岩整体强度进一步降低。在构造应力影响下，巷道围岩应力水平远高于围岩体自身的强度。图1东翼轨道大巷综合柱状图2.2东翼轨道大巷由于巷道断面大、交叉点多、空间布置密集（图2、图3），围岩应力峰值互相叠加。巷道掘出后易产生整体变形量大、长时间流变特性，单纯的锚网索支护难以控制巷道围岩的强烈变形。图2东翼轨道大巷平面布置图图3东翼轨道大巷剖面布置图2.3无控底措施图4东翼轨道大巷原支护断面图在深部高应力软岩巷道中，支护

4、结构的压力来自四周。由于一次支护只对顶板和两帮进行锚网索支护，巷道底板没有进行支护，处于开放状态，就形成支护结构的薄弱带。同时由于工程水的流经侵蚀，底板岩层强度显著降低，产生显著的塑性变形和剪切破坏，就很容易底鼓。此外，产生底鼓破坏的因素很多，与诸如动压影响、巷道围岩暴露时间长短等因素有密切关系。总之，底鼓是各种应力效应、构造效应及时间效应在井巷工程中的综合反映[1]。3.巷道底鼓治理3.1治理思路根据巷道围岩岩性特征及变形特点分析，软岩巷道围岩变形持续时间较长和巷道扩刷、卧底后巷道围岩更加破碎，围岩

5、松动圈发育范围会进一步扩大。传统的支护方式很难有效、长久的控制巷道变形，需采用全封闭耦合支护技术。3.1.1加强两帮支护强度，目的是为了提高围岩的残余强度和自承能力，限制两帮内移，达到控制底板有效跨度的目的，有利于巷道底板稳定。3.1.2采用底角注浆锚杆[2]。首先，底角锚杆可加固底板岩体，形成加固圈，提高底板稳定性；减弱巷道角部应力集中程度，在两帮及角部形成自承能力较高的承载拱以控制两帮和底角围岩塑性区的发展；减少由于两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底鼓、体积膨胀量，从而减少巷道底鼓。其次，注浆锚杆还起

6、到注浆管的作用，给底板围岩注浆。通过注浆将破碎围岩胶结成整体，改善围岩的结构及其物理力学性质，既提高围岩的内聚力和内摩擦角；采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙，防止围岩被水浸湿而降低围岩的自身强度，提高围岩的整体稳定性；利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，配合锚网喷支护，可以形成一个多层有效组合拱，即喷网组合拱、锚杆压缩组合拱及浆液扩散加固拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力，从而有效地控制深部软岩巷道的大变形。3.1.3采用全封闭式金属支架。有效提高巷道两帮内移能力，

7、减少巷道底板所承受的水平力，控制巷道底板岩层的离层和断裂。支架底拱对底板的支撑力改变了巷道底板岩层的受力状态，使底板岩层由两向受力变为三向受力，形成全封闭的整体承载环机构[3]，从而大大提高了围岩的强度，增加了巷道围岩的稳定性。3.2支护技术方案3.2.1锚网索支护为保证巷道围岩稳定，减少围岩的二次破坏和扰动，采取扩刷一排支护一排的方式，扩刷循环进尺1200mm。拆除原有失效锚杆，补打高强扭矩应力锚杆（强度500MPa），规格Φ20×2400mm，间排距800×800mm，锚杆预紧力不小于200N·m

8、，锚固力不低于150KN。巷道全断面铺Φ6mm钢筋网，挂钢筋梯。网片规格为2000×1000mm，网孔100×100mm，网片搭接宽度100mm，每隔一格用14#铅丝双股绑扎。钢筋梯用φ14圆钢加工。重新张拉拱部锚索，失效锚索重新补打；帮部增加短锚索补强支护，规格Φ17.8×5300mm，排距1600mm，每排锚索挂一根长度3600mm的14#槽钢梁。锚索垫板规格200×100×16mm，垫板与槽钢中间夹垫一块200×100×50mm木垫板，锚索预紧力不