深井软岩破碎巷道底臌原因及处置技术研究.pdf

第 3 8卷第 4期 2 0 1 3年 4月 煤 炭 学 报 J 0UR NAL OF CHI NA CO AL S O C I E T Y Vo 1 ． 3 8 No． 4 Ap r ． 2 01 3 文章编 号 0 2 5 3 - 9 9 9 3 2 0 1 3 0 4 - 0 5 6 6 - 0 6 深 井软岩破碎巷道底臌原 因及处置技术研究 刘泉 声 ， 刘学 伟 ， 黄 兴 ， 刘 滨 1 ．中国科 学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程 国家重点实验室 ， 湖北 武汉4 3 0 0 7 1 ； 2 ．武汉大学 水 工岩石力学教育部重点实验室 ， 湖北 武汉4 3 0 0 7 2 摘 要 根据顾北煤矿南翼 1 1 2 胶带机巷道工程实际， 依据长期的现场调查和 变形监测， 对顾北 矿区深井软岩破碎巷道底臌影响因素、 特性进行 了分析 ， 得 出了底臌主要原 因， 认 为底臌主要是由 于巷道底板处于敞开状态而成为巷道变形和应力释放 的主要场所， 软弱破碎 的围岩在地应力作用 下挤压流入到巷道内， 形成较大的挤压流动性底臌。在此基础上， 提 出了采用混凝土反拱地坪、 深 浅孔注浆、 高预应力组合锚索的针对深井软岩破碎巷道底臌综合处置技术， 同时研制开发底板锚索 钻机 ， 解决了底板组合锚 索孔施工的困难。现场的跟踪监测表明， 该技术能有效治理底臌还能加强 两帮稳 定性 。 关键词 岩石力学； 深部开采 ； 软岩破碎巷道； 底臌； 支护技术 中图分类号 T D 3 2 5 文献标志码 A Re s e a r c h o n t h e flo o r h e a v e r e a s o n s a nd s u pp o r t i ng m e a s ur e s o f de e p s o f t - f r a c t ur e d r o c k r o a d wa y L I U Q u a rt s h e n g ， L I U X u e w e i ， H U A N G X i n g ， L I U B i n 1 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f G e o m e c h a n i c s a n d G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g ， I n s t i t u t e o f R o c k a n d S o i l Me c h a n i c s ， C h i n e s e A c a d e my of S c i e n c e s ， W u h a n 4 3 0 0 7 1 ， C h in a； 2 ． Key l a b o r a t o r y o fR o c k Me c h a n i c s i n H y d r a u l i c s t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g， Mi n t ry o fE d u c a t i o n ， W u h a n U n i v e r s i t y ， Wu h a n 4 3 0 0 7 2 ， C h i n a A b s t r a c t T h e s o u t h w i n g 1 1 2 c o n v e y o r r o a d w a y a t G u b e i C o a l Mi n e i s i n a f a u l t z o n e ． T h e i n fl u e n c e f a c t o r s a n d c ha r a c t e ris t i c s o f flo o r h e a v e i n t h i s f r a c t u r e d r o a d wa y we r e a na l y z e d t h r o u g h s i t e i nv e s t i g a t i o n s a n d d e f o r ma t i o n mo n i t o r i n g． Th e s t u d y i nd i c a t e s t h a t t h e ma i n c a u s e s o f fl o o r h e a v e a r e t h e s q u e e z i n g a n d flo wi n g o f f r a c t u r e d r o c k ma s s， wh i c h me a n s t h e flo o r b e c o me s t he a r e a f o r r e l e a s i n g s t r e s s a n d d e f o r ma t i o n b e c a u s e o f n o s u p p o ．As a r e s u l t ， t h e s o ft f r a c t u r e d s u r r o u n d i n g r o c k f e e d s i nt o t h e r o a d wa y un d e r h i g h s t r e s s a n d c a u s e s flo o r h e a v e ．T he r e f o r e， a t e c h - n e q u e， wh i c h u s e s r e v e r s e a r c h c o n c r e t e flo o r ， g r o u t i n g， a n d h i g h p r e s t r e s s e d c o mb i ne d c a b l e t o c o n t r o l flo o r h e a v e， i s p r o p o s e d． I n a d d i t i o n， a flo o r c a b l e d r i l l i ng ma c h i n e h a s b e e n d e v e l o p e d t o o v e r c o me t h e d i ffi c u l t y i n d r i l l i n g t he c a b l e h o l e s ． Th e s i t e mo n i t o rin g a n d o b s e r v a t i o n s i n di c a t e s t h a t t he t e c h ni q ue c a n n o t o n l y i mp r o v e t h e flo o r s t a b i l i t y pe r ma n e n t l y， b u t a l s o e f f e c t i v e l y e n h a n c e t h e s t a b i l i t y o f r o a d wa y wa l l s ． Ke y wo r d s r o c k me c h a n i c s ； d e e p mi n i n g ； s o ft f r a c t u r e d r o a d wa y； fl o o r h e a v e ； s u p p o si n g t e c h n i q u e 随着国内大多数煤矿相继进入深部开采 ， 巷道埋 深逐年增加 ， 地质条件 日趋复杂化 ， 深部巷道较 多的 出现了稳定性 问题 ， 特别是在深部软岩破碎巷道 中， 碎胀 、 扩容等大变形破坏现象严重 ， 巷道维护十分困 难。同时， 研究表明 卜 ， 进入深部开采后 ， 底臌量 已 占据巷道变形量的主要部分 。 在深部开采理论与实践过程中， 不同学者对于软 岩巷道底臌机理提出了很 多理论 ， 康红普 。 、 姜耀 东等 认为底臌包括底板岩层挠曲 、 泥岩遇水膨胀 、 底板岩层在偏应力 的作用下扩容 、 流变等机理。康红 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 - 2 0 责任编辑 常琛 基金项 目 国家 自然科学重点基金资助项 目 4 1 1 3 0 7 4 2 ； 国家 自然科学基金青年基金资助项 目 4 1 1 0 2 1 9 8 作者简介 刘泉声 1 9 6 2 一 ， 男， 江苏溧阳人， 研究员， 博士生导师。E - m a i l l iu q s w h n a c c n 第 4期 刘泉声等 深井软岩破碎巷道底臌原 因及处 置技术研究 5 6 7 普 针对不同的底臌机理建立 了相应的底板薄板计 算模型， 并对底臌原 因进行相应的分析。针对煤矿软 岩巷道底臌的控制技术 ， 国内外专家提 出了不同的底 臌控制实用技术 ， 包括 J ． C ． S t a n k u s 等 提 出的底角 锚杆支护技术 ， 谢广 祥等 研究 了超挖锚 注 回填技 术 ， S u n J i n等[ 8 提 出的软岩巷道底角切槽卸压技术 等。另外 ， 侯朝炯等 提出加 固帮角控制底臌技术 ， 王卫军等 i o - l t 提出加 固两帮控制底臌 ， 高 明中 提 出带底拱 的 U型钢可缩性 支架 、 混凝土碹 和弧板等 全断面支护法 以及底板锚杆 、 底板注浆和锚注结合的 方法治理底板 。这些方法都能在一定程度上控制底 臌 ， 但是在深井软岩破碎巷道中， 巷道 围岩性质 、 应力 赋存状态及地质环境的极其复杂 ， 容易导致对软岩巷 道底臌机理认识不清 ， 以及现阶段底板锚索施工工艺 的问题 ， 因而在采取防治措施时存在一定局 限性 。 本文结合顾北煤矿南翼 1 1 2 胶带机巷工程实 际， 开展深井软岩破碎巷道支护研究 ， 根据现场监测 和调查对底臌原因和特性进行 了分析探讨 ， 基于 自行 研制的底板锚索钻机 ， 提出了采用混凝土反拱地坪 、 注浆 、 深孔高预应力组合锚索对底板进行综合处置的 技术。现场监测数据表明， 该技术能对底臌及两帮进 行有效控制 。 1工程概况 顾北煤矿南翼 1 1 - 2 胶带机巷为南翼 1 l 一 2 采区的主要运煤系统 ， 设计断面为直墙半 圆拱形 ， 净 宽 净高 5 ． 4 m 4 ． 3 I n ， 底板标高一 5 8 0 m。巷道东 侧为待掘进的南翼 1 1 2 采 区回风大巷 ， 西侧为待 掘进的南翼 1 1 - 2 轨道 巷， 3条巷道之 间水平距离 为 2 0～3 0 m 图 1 ， 两条巷道开挖扰动加剧 了胶带 机巷围岩 的应力集 中及其破裂变形 ， 对巷道稳定形成 二次冲击。巷道 围岩主要岩性为砂质泥岩 ， 受断层和 褶曲影响 ， 地层产状变化大 ， 滑面发育。根据套孔应 力解除法对顾北煤矿 6 2 轨道石门附近 的地应力 测试 ， 该区最大水平主应力为 1 9 ． 6 5 M P a ， 方向 3 3 5 。 ， 与巷道斜交， 侧压系数平均达到 1 ． 1 1 ， 因此巷道处于 较高水平地应力 。同时已探 明的众多断层 相互交叉 切割， 导致围岩破碎、 抗压强度降低、 整体稳定性差。 本文研究巷道位 于胶带机巷 中自南翼胶带机斜 巷与南翼 1 1 ～ 2 胶带机巷交叉点起往里 1 0 0 i n止的 断层破碎带 内， 是典型的深井软岩破碎巷道。 巷道原支护形式及工序为 首先在掘进工作面的 顶拱施作一排长度 3 m、 间距 1 ． 2 m、 排距 1 m的超前 注浆锚杆 ， 通过超前锚杆进行硫铝酸盐水泥注浆； 爆破 开挖一个循环进尺后在掘进工作面采用高强预应力锚 网 锚杆、 钢筋网 u型钢支架 初喷进行掘进工作 面 一 次 支 护。具 体 工 序 为 施 作 初 喷 找 平 层， 厚 度 5 0 m m， 打高强预应力锚杆 间排距 8 0 0 m m 1 0 0 0 m m， 长度 2 8 0 0 m m 、 挂钢筋网、 架 U型棚 棚距 5 0 0 m m ； 紧跟扒矸机后进行帮顶复喷， 复喷层 1 0 0 m m； 复喷以 后立即进行浅孔注浆 ， 孔深 1 ． 5 m； 浅孑 L 注浆后施作预 应力锚索二次支护， 拱顶和两帮合计每排 5根， 直径 2 2 mm， 长度 6 3 0 0 m m， 排距 1 5 0 0 m m。滞后浅孔注浆 5 m进行深孔注浆 ， 孔深 3～ 4 n l 。底板支护包括底 角 注浆锚管和底板锚索 ， 其中底板锚索每断面 2根， 长度 6 3 0 0 m m， 排距 1 5 0 0 m m。 由于技术及人力原因， 该巷道实际掘进后仅采用 了3 6 U型棚 预应力锚杆 钢筋网 帮部浅孔注浆护 帮顶 ， 超前锚杆 、 顶板及两拱肩 3根预应力锚索护顶 ， 混凝土地坪护底 ， 两帮及底板二 次支护没有及时跟 进。同时， 巷道掘进后 由于经过 3次卧底 ， 底板 围岩 反复遭受切割与应力重分布 ， 变得软弱破碎 ， 巷道两 帮和底臌变形严重 ， 巷道整体稳定性差。 图 1 巷道平面布置 F i g ． 1 T h e p l a n e fi g u r e o f r o a d wa y s 为了确保试验巷道的稳定性 ， 同时对支护技术进 行研究 。在巷道掘进后 ， 在胶带机斜巷与 1 1 - 2 胶 带机巷交点往里 3 6 ， 5 O和 6 5 m处分别布置表面位移 监测断面 1 ， 2， 3 ， 三处监测点均处于断层带和其影响 带内 图 1 。表面位移监测点主要进行两帮收敛 、 顶 板下沉 、 底臌的监测。在每个监测断面的拱顶 、 两腰 、 底板 中间各设置 1 个 由测杆和球头组成的测定 ， 测杆 锚入围岩的深度 I0 ． 5 m， 表面位移监测断面量测利 用 中科 院武汉岩土所 WR M一 3型收敛仪 ， 精度 可达 0 ． 0 1 m m 图 2 。 根据长期的现场监测， 绘制累计收敛一 时间图 图3 ， 4 。根据图3 ， 4可知， 在该段巷道内， 3个监 测断面显示两帮累计收敛量平均在 5 0 0 mm左右 ， 前 两个监测断面平均底臌量在 5 0 0 mm以上。在现有 的支护形式下 ， 巷道围岩极不稳定 ， 底板及两帮均有 失稳趋势。由于胶带机巷是顾北煤矿南区的主要运 5 6 8 煤 炭 学 报 2 0 1 3 年第3 8 卷 图2 胶带机巷内两帮累计收敛图 F i g ． 2 T o t a l s i d e d e f o r ma t i o n i n t a p e ma c h i n e r o a d w a y 煤通道 ， 底臌将会对胶 带机及运煤 系统产 生严重影 响， 因此巷道底板的治理是亟需解决的问题。 8 0O g 6 0o 登 4 0 0 2 oo 霍 0 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 时间／ d 图 3 现场监测 F i g ． 3 I n s u i t mo ni t o r 7 0 0 6 0 0 口 5 0 0 4 0 0 3 0 0 世 2 0 0 l O O 0 5 1 O 1 5 2 O 2 5 3 0 3 5 时间／ d 图 4 胶带机巷 内底臌量统计 F i g ． 4 F l o o r h e a v e s c a r t o g r a m i n t a p e ma c h i n e r o a d w a y 2 底臌原 因及底臌特性探讨 2 ． 1 底臌影响因素分析 研究表明 ’ J ， 影 响底臌 的因素很 多 ， 其 中主 要有底板岩层性质、 围岩应力状态、 水理作用和支护 强度等， 针对顾北煤矿及淮南矿区具体情况， 底臌具 体影响因素分析如下 1 底板 围岩状况。巷道底板岩层 的强度和结 构状态 破碎结构 、 薄层结构 、 厚层结构 对底臌起着 决定性的作用。主要表现为 底板岩层的结构状态决 定着巷道底臌的类型； 底板岩层的强度 、 分层厚度和 破碎程度决定着底臌量的大小。淮南矿区大多数巷 道底板围岩以泥岩和砂质泥岩为主， 以顾北煤矿、 顾 桥煤矿为代表 的多数 南 区巷道又处 于 F 1 0 4 ， F D 1 0 4 密集断层及次生断层之 内， 岩性极为破碎， 属于大规 模松散破碎围岩 ， 在这种条件下巷道极易产生底臌 。 2 围岩应力。当围岩应力达到一定条件时 ， 巷 道底板破坏。围岩应力越大 ， 底臌也越严重 。根据套 孔应力解除法对顾北煤矿 6 - 2 轨道石门附近的地 应力测试结果 ， 顾北矿区处于高水平应力。同时对淮 南矿区⋯ 5 0 0 1 0 0 0 m范 围内的 1 2个矿区进行的 地应力测试表明， 淮南矿区地应力场 以水平应 力为 主 ， 属于典型构造应力场类型， 这种应力类 型使得底 臌更加难以控制。 3 水理作用。浸水后 的巷道底板往往产 生严 重的底臌 ， 一般表 现为 2个方 面 ① 底板岩层浸水 后 ， 其强度降低 ， 从而更容易破坏。② 泥质胶结的岩 层 ， 浸水后易破碎 、 泥化 、 崩解 ， 甚 至强度完全丧失。 室内岩石物化分析表明， 顾北矿区内围岩成分为 伊 利石含量 1 1 ％ ， 高岭石含量 5 1 ％ ， 绿泥石 、 石英 、 长石 含量共计 3 8 ％。该矿 区围岩容易遇水软化 ， 而膨胀 性较弱 。另外 ， 根据现场地质资料 ， 南翼 1 1 - 2 胶带 机内巷道 涌 水 量 为正 常 3～5 m ／ h ， 最大 涌水 量 1 0 m ／ h 。在掘进初期 由于喷浆及底板 支护的不到 位 ， 容易导致围岩弱化 ， 大大降低围岩强度， 导致底板 破坏形成底臌。 4 支护强度与支护形式 。目前淮南矿 区大多 数巷道底板通常处于敞开不支护状态 ， 处理巷道底臌 的主要方法是卧底 ， 因此底臌问题始终无法彻底解 决 。试验巷道原支护设计 中使用 了底板锚索及底板 注浆 ， 但 由于技术原 因， 底锚注浆控制及锚索没有及 时跟进， 使得支护无法达到很好的效果， 因此巷道底 板成为巷道支护体系的薄弱环节 ， 围岩压力更多地通 过巷道底板体现出来 ， 底臌速率比顶板和两帮收敛速 率大得多。 2 ． 2 底臌 特性 分析 顾北煤矿南翼 1 1 - 2胶带机巷道 、 南翼 1 1 2轨 道巷 、 南翼 1 1 - 2岩石 回风巷 、 南翼轨道大巷、 Y形边 界回风巷 、 Y形 边界 轨 道巷 等 6条 巷 道先 后 通过 F 1 0 4地质异常带。这些巷道埋深均在- 5 5 0 m以下 ， 且处于断层破碎带 内， 是典型的深井软岩破碎巷道。 通过对顾北矿区上述巷道 的现场工程地质调查和监 测分析， 顾北矿区深井软岩破碎巷道底臌有如下基本 特征 。 1 所有巷道均出现不同程度的底臌 ， 这是顾北 矿区软岩巷道 的共同特性。例如， Y形边界 回风巷 、 轨道巷采用地面注浆手段通过断层带后 ， 仍然需要经 常卧底 以缓解底臌压力。另外 ， 这些巷道中底臌量 占 第 4期 刘 泉声 等 深井软岩破碎巷道底臌原 因及处置技术研究 5 6 9 巷道 围岩变形量的主要部分 ， 如研究巷道 内测点 1和 测点 2在底板治理之前 的底臌量 与两帮累计收敛量 的比值分别为 1 ． 2和 1 ． 6 5 。 2 顾北矿 区软岩破碎巷道通 常容易形成倒 立 三角形或圆弧形底臌 。围岩岩性 、 巷道所处地应力对 底臌的形式起着控制作用。顾北矿区地应力场 中水 平地应力均大于垂直地应力 ， 同时底板岩性主要是泥 岩和砂质泥岩 ， 比较破碎。在这种地应力和岩性的条 件下 ， 底臌多数为中间集 中隆起并产生裂缝 ， 使得轨 道倾斜 ； 或中间部分不对称上升， 靠近帮角处产生裂 缝 ， 挤压排水沟和胶带机。这 2种情况均严重影响运 输和生产。 2 ． 3底臌原因探讨 现有研究将底臌机理分为挤压流动型 、 挠 曲褶皱 型、 剪切错动型和遇水膨胀型 4种形式。 根据现场工程实际调查 ， 每次卧底后 ， 该段巷道 底臌总是呈现倒三角或者梯形形式 。在底板施工有 混凝土地坪时， 在底臌 的作用下 ， 混凝土底板 的破坏 一 般 由中间开始 ， 两边 随后也出现裂缝 ， 并且底臌量 不对称于巷道 中轴线 ， 出现一定的偏向现象。由于巷 道周 围围岩较为松散破碎 ， 同时底板 围岩膨 胀性较 弱 ， 由于围岩膨胀造成 的底臌量相对较小 ， 因此不会 出现后 3种底臌形式 。通过对 比现场 的底板破坏及 底臌形式 ， 认为顾北矿区深井软岩破碎巷道的底臌的 主要原因为 由于底板没有进行主动支护 ， 底板成为 巷道 的应力和变形的释放场所 ， 加之围岩的软弱破碎 和深井的高地应力作用 ， 巷道破碎 围岩会发生挤压流 动 ， 缓慢的进入到巷道 内并造成底板的破坏 ， 属 于挤 压流动型底臌 。 3 底板处置技术及治理效果 3 ． 1 底板处置技术 根据对深井软岩破碎巷道底臌影响因素、 底臌特 性和底臌原 因的分析研究 ， 结合相关理论 与工程实 践_ 1 ， 对顾北煤矿南翼 1 1 2 胶带机巷提出如下 的底板治理方案总体施工工艺 卧底一施工反拱地坪 一施工组合锚索孔 深部注浆孔 一 安装锚索一 预张 拉一利用组合锚索孔进行深部注浆一 二次张拉一施 工二次地坪一施工底板浅部注浆孔一注浆。具体为 1 对于断层破碎带 的底板松散 围岩 ， 首先要 卧 底至巷道断面设计底板高度向下 2 5 0～ 4 0 0 m m， 去除 表面松散围岩 ， 并且施工反拱地坪防止两帮渗水和巷 道 内喷雾对底板造成的软化作用 。底板地坪混凝土 强度应为 C 3 0 ， 普 通硅 酸盐 水泥 ， 反 拱地 坪 两边 厚 1 0 0 m m， 中 间厚 3 0 0 mm， 二 次 地 坪 厚 度 不 低 于 1 5 0 mm 。 2 施工锚索孔。巷道底板锚索孔施工采用 自 行研制的 Z Q J 一 3 0 0气 动架 柱式底 板锚 索钻 机 图 5 ， 配用 4 , 8 o m m的冲击钻头施工。该钻机能适应不 同施工环境特别是在巷道中， 施工成孔质量好 ， 速度 较快 ， 每米进尺大约需 1 0 rai n 。如发现塌孔或不成 孑 L ， 下 1根内径 1 5 m m 的注浆管 ， 进行预注浆 ， 然后 再施工直至成孔。 图 5底板锚索钻机 Fi g ． 5 Fl o o r c a b l e d r i l l i n g ma c h i n e 3 施工组合锚 索。深孔高预应力组合锚索将 作用力深入到底板岩性较好 的地层中。组合锚索施 工问距 1 ． 5 m， 排距 3 m， 采用交错布置 ， 每排 4组 ， 左 右两侧两组各上一道钢梁 ， 两梁错开 1 ． 5 m。为了降 低底脚处应力集 中以及两帮的挤压流动作用 ， 同时防 止两帮围岩向巷道内的滑动 以及扩大承载圈， 在巷道 底板施工的组合锚索中， 巷道 中间两组垂直底板 ， 两 边外摆 1 5 。 图 6 。 图 6底板锚索注浆孔布置平 面 Fi g ． 6 Th e p l a n e fig u r e o f fl o o r c a b l e s a n d g r o ut i n g h o l e s 现场组合锚索选用 3根长 1 0 m直径 1 7 ． 8 mm钢 绞线作为一束大锚索， 由3根锚索在一端头部 3 m内 编制成串珠状组合而成 图 7 。在组合锚索的组合 一 端装上导 向冒， 送入到锚索孔 中直至孔底 ， 然后灌 人 4 2 ． 5普通硅酸盐水泥配制的水泥浆 浆液水灰比 0 ． 6 1 ． 0左右 约4 0 L 。养护 2 d后下 2根连接的内 径为 1 5 m m， 长3 m的注浆管， 用棉丝或水泥袋缠绕 在锚索上， 用钻杆将其推至距孔口2 ． 0 n l 处， 将深部 5 7 0 煤 炭 学 报 2 0 1 3 年 第3 8 卷 注浆管引到孔外。 图7 组合锚索示意 F i g ． 7 Co mb i n e d c a b l e 在张拉底板组合锚索时 ， 具体步骤为 首先下底 梁 ， 底梁选用槽钢 ， 尺寸为 2 4 0 0 m inX 4 0 0 m m， 随后上 由普通钢板制作 的方形大 、 小托盘 ， 对锚 索进行预张 拉 ， 单根显示压力 1 0 MP a ； 接着通过预埋的封孔注浆 管 图7 对封孑 L 段进行封孔 ； 然后通过预埋 的深部注 浆管对锚索孔深部进行注浆， 注浆压力 6～ 8 MP a ； 最 后在深部高压注浆 3 d后 ， 安装锁具 ， 将 3根锚索逐 根进行二次张拉， 指示表显示压力达到 2 0 M P a时停 止张拉， 卸下千斤顶， 并用液压剪切断多余的钢绞线。 4 底板浅部注浆。在组合锚索施工过程 中已 利用锚索孔进行了深孔注浆 ， 在二次地坪施工后接着 施工浅部注浆孔， 具体参数为 间隔3 m布置一排， 每 排两个注浆孔 图6 ， 孔深 3～ 5 m， 孔直径 8 0 m m， 采 用内径为 2 0 m m， 长 2 m的注浆管进行注浆， 注浆压 力 6 MP a 。另外 ， 在底角布置 6 4 8 mm， L 3～ 5 m 的 注浆 花管 ， 外倾 3 O 。 ， 距帮 3 0 0 m m， 一排两根 ， 排距 3 m， 注浆压力 2 MP a 。 注浆机具为 Z B Q - 1 5 ／ 5型风动双液注浆泵 ， 注浆 材料均选用 4 2 ． 5普通硅酸盐水泥。同时， 注浆压力 也取决于围岩裂隙发育程度 ， 围岩 中有裂隙水时注浆 压力需大于水压 1 ～ 2 MP a ， 水灰 比0 ． 6～ 0 ． 8 ， 注浆要 饱满充实。 巷道最终支护方案如图 8所示 。 3 ． 2 现场 监测 结果 在实验巷道采用底板治理方案后 ， 继续对巷道进 行变形监测， 得到监测数据如图9所示。监测表明， 底板在治理之后经过一个月左右的时间底臌速率下 降到0 ． 0 5 m m ／ d以下， 底板逐渐达到稳定状态。 同时根据两帮位移的监测 ， 发现底板治理之后两 帮的稳 定性 也有 显著 的改 善 ， 变 形速 率 由之 前 的 1 0 m m／ d逐渐降至 0 ． 5 m m ／ d以下， 围岩变形逐渐趋 于稳定 图 1 0 。 组合锚索 浅部注浆孔 图 8 底板治理后巷道最终支护 F i g ． 8 The l a s t s u pp o si n g fig u r e o f t h e r o a dwa y 图9 胶带机巷测点底板治理后底臌量累计 F i g ． 9 T b t a 1 fl o o r h e a v e d e f o r ma t i o n o f t h e r o a d wa y a f t e r c o n s t r u c t i o n l 4 0 0 呈 1 2 0 0 蛩 1 0 0 0 誊 8 0 0 6 00 4 0 0 窿2 0 0 5 0 1 0 0 l 5 O 2 0 0 时间／ d a 0 5 O 1 O 0 1 5 0 2 0 0 时间／ d b 图1 0 胶带机巷监测点两帮累计收敛和收敛速率 F i g ． 1 0 T l0 t a l s i d e d e f o rm a t i o n a n d s i d e d e f o rm a t i o n r a t e o f mo n i t o r i n g po i n t s i n t a pe ma c hi ne r o a d wa y 4 结 论 1 深井软岩破碎巷道由于其高地应力和低 围 0 ∞ 如 加 m 一 卜 p ． 量邑＼ 料 鼯窿 第 4期 刘泉声等 深井软岩破碎巷道底臌原因及处置技术研究 5 7 1 岩强度的特点 ， 使得巷道整体稳定性较差 ， 底 臌问题 严重 。 2 顾北煤矿软岩破碎巷道底臌原 因主要是 ， 在 前期只进行两帮和顶板一次支护的情况下 ， 底板处于 敞开状态并成为巷道应力释放和主要 的变形场所 ， 因 此软弱破碎的巷道 围岩在地应力作 用下挤压流入到 巷道内， 形成较大的挤压流动性底臌 。 3 采用混凝土反拱地坪 、 注浆 、 深孔 高预应力 组合锚索的底臌综合治理技术 ， 不仅能够有效控制底 臌 ， 还能显著改善两帮 围岩的力学性能 ， 降低两帮 围 岩收敛速率 。同时 ， 配用 自行研发的风动底板锚索钻 机施工 ， 能够解决巷道底板锚索施工工艺 问题 。 参考文献 [ 1 ] 何满潮 ， 谢 和平 ， 彭苏萍 ， 等． 深部 开采岩 体力学 研究 [ J ] ． 岩石 力学与工程学报 ， 2 0 0 5 ， 2 4 1 6 2 8 0 3 2 8 1 3 ． [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] He Ma n c h a o， Xi e He p i n g， Pe n g S u p i n g ， e t a 1 ． S t u d y o n r o c k me c h a n i c s i n d e e p m i n i n g e n g i n e e ri n g[ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f Ro c k Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 5 ， 2 4 1 6 2 8 0 3 2 8 1 3 ． 陈宗基， 康文法． 地下巷道长期稳定性的力学问题[ J ] ． 岩石力 学与工程学报 ， 1 9 8 2 ， 1 1 1 一 l 9 ． C h e n Z o n al ， K a n g We n f a ． Me c h a n i c a l p r o b l e m s o f l o n g - 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