大采深巷道硐室锚注联合加固技术

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1、大采深巷道硐室锚注联合加固技术研究及应用（山西新元煤炭有限责任公司郭小勤04500）摘要：为解决巷道埋藏较深，受地压及强烈动压影响变形大，补强加固技术的难题，基于保安煤矿15#煤一采区变电所巷道硐室在距地表垂深+650～+820m,及+315轨道大巷等邻近巷道的开掘影响下，采用了深埋矿压理论分析与现场实践的方法分析了其破坏特点、变形破坏机理及影响因素，提出了一种对大断面大埋深及动压巷道的新型加固方案。研究了其技术原理、设计方案、技术参数、工艺配方、注浆效果。结果表明：一采区变电所在未采取措施四个月内严重变形，顶板下沉量超过150mm，两帮移近量大于400mm，底臌量局部达到500mm，采

2、取加固措施后半年内顶板下沉量35mm，两帮移近量60mm，底臌量不到40mm，控制了围岩变形，有效地改善了巷道周围围岩力学性质和力学状态。关键词：巷道硐室埋藏较深动压影响新型加固技术-2-目录前言-1-一、工程背景-1-二、巷道硐室围岩破坏原因-2-三、锚注联合加固方案的技术可行性-2-四、巷道硐室的加固方案-3-（一）对顶帮变形严重段采用化学浆充填-3-（二）顶帮壁后水泥注浆加固-4-（三）顶帮预应力全长化学注浆锚索-5-（四）底板锚注联合加固施工-6-五、锚注效果检测-7-六、结语-7-参考文献：-9--2-前言阳泉市保安煤矿开采的15#煤层位于新山沟及其南北侧山梁山坡地带，地面标高

3、+950m～+1080m,工作面标高+250m～+352m，距地表垂深650～820m,煤层厚度3.80～4.38m有时含矸3层，直接顶板为K2石灰岩，底板为泥岩和细砂岩。在生产过程中，巷道硐室受到埋藏深及经常遇到相邻煤层、工作面、巷道采动的影响，巷道围岩在受采动、布置及地应力的影响下，塑性区扩大，造成巷道硐室在较短时间内严重变形，巷道维护相当困难。对于复杂困难的巷道加固，采用了锚注联合支护方式，取得了良好的效果。本文针对保安煤矿15#煤层一采区变电所受采动、布置及地应力的影响并且对其补强加固问题，分析了其围岩破坏原因和控制机理，介绍了巷道硐室的加固方案，并进行了工程实践。一、工程背景保

4、安煤矿15#煤层一采区变电所位于+315轨道大巷南侧内（如图1所示）。其中变电所硐室为砼浇注，AB段与采区变电所硐室交接处1.5m为砼浇注，其余为锚网喷支护。CD段在15#煤上部煤层中掘进施工，CD段在15#煤层上泥质砂岩中掘进施工。CD段巷道净宽3600mm，净高2800mm，墙高1000mm；AB段、BC段巷道净宽2400mm，净高2500mm，墙高1300mm；变电所硐室净宽4200mm，净高3100mm，墙高1000mm。一采区变电所服务于五个回采工作面，15103、15104、15105、15106回采工作面分别位于15103进风巷、15104进风巷以西。而目前首采工作面151

5、02正处于试运转阶段，其他四个工作面还未能正是投入到生产。受采动、布置及地应力的影响，一采区变电所部分巷道硐室严重变形，采区变电所顶板下沉量超过150mm，两帮移近量大于400mm，底臌量局部达到500mm-9-，为了保证一采区变电所能安全有效服务于衔接的工作面。采用了补强锚索支护，但是效果并不明显。图2主应力方向与巷道方向关系二、巷道硐室围岩破坏原因巷道掘进后，破坏了原岩的应力平衡状态，原岩地层中任一点应力处于平衡状态，巷道开挖后，由于褶曲、断层、火成岩侵入等地质作用，围岩应力重新分布，巷道周围应力不均等，造成巷道不同形式的破坏。应力方向分为垂直应力和水平应力，因此主应力方向与巷道方向

6、的关系影响其稳定性，在应力的作用下，围岩向巷道空间收敛变形，形成较大范围的围岩松动圈，如图2所示。（1）当巷道轴向与最大水平主应力方向平行时，受水平应力影响最小，对巷道的稳定最为有利。（2）当巷道轴向与最大水平主应力方向垂直时，受水平应力影响最大，对巷道的稳定最为不利。（3）最大水平主应力方向与斜交的巷道，巷道一侧出现应力集中而另一侧出现应力释放，因而巷道的变形破坏会偏向某一侧。（4）水平应力大于垂直应力，容易产生底臌，巷道不稳定。如此，巷道支护强度不能抵制外在应力时，巷道即产生变形破坏。目前，该巷道支护形式已根本无法控制其变形，不能有效抵抗深部围岩传递的压力，反而会引起巷道进一步严重变

7、形并产生更大范围的围岩松动圈。变电所巷道破坏主要由以下直接原因：①巷道埋深大，上覆岩层产生的重力应力引起的地应力较大，对砼体施加较大的挤压力；②巷道砼体为一种刚性被动支护方式，在施工过程中因壁后尤其顶帮充填不足，有较大的空间，顶帮岩面与砼体为点、线接触，地应力对砼体通过点、线接触产生集中作用，极易造成顶帮破坏；③巷道底板为松散破碎、层位交错的泥质砂岩等，自身胶结性差，承载能力小，由于砼体支护构件小，地应力通过其传递到底板的压力大并集