深部巷道破坏原因分析及修复技术研究

深部巷道破坏原因分析及修复技术研究

0巷道断面、层压基层析成网方案作为一种科学有效的辅助方法，煤矿道路开挖技术在煤矿松树断裂道路的围岩保护中得到了广泛应用，对围岩的加固效果也得到了很好的改善。盘江精煤股份山脚树矿是三线时期建设开采的矿井，目前开采深度在1200m左右，距地表垂深785～826m。由于地应力、采动的影响巷道变形严重，巷道修复频次高，施工难度大、劳动强度高。为此山脚树矿专业修复巷道的队伍就有8组，轮班修复破坏严重影响生产的巷道，人员多，劳运强度大。此次试验修复的巷道为1200运输平巷，为山脚树矿采一区主运输系统，巷道为准备巷道，服务年限长。修复段巷道沿201巷道围岩滑动圈检测根据1200运输平巷在井下位置关系，排查巷道周围是否存在采空区、巷道以及生产采面等对该巷道产生影响，还是因埋深较深，受地应力影响而造成巷道破坏严重。通过钻孔成像仪观察巷道围岩松动圈，围岩岩隙情况，为中空锚索长度设计、注浆量模拟计算提供参考依据。通过钻孔成像仪观察，巷道围岩松动圈在1.5m以内，1.2m左右有一薄煤层。详细情况如图1所示。通过钻孔成像仪观察，选用4.3m的中空锚索能达到设计要求，其出浆口距巷道壁2.3m处，先通过锚固剂端头锚固后，进行注浆达到全程锚固。同时部分浆液有效地注入岩层裂隙中，增强了围岩的强度和岩层整体性,扩大锚索支护范围与作用深度，显著改善支护效果。2联合支护方案1200运输平巷修复采用联合支护技术，采用中空锚索支护技术后进行注浆，达到锚索全程锚固，改善破碎围岩状态，改善原有锚索支护的作用。通过往岩隙里注入浆体材料，改变围岩的状态，加上有效的支护手段，形成钢网+喷浆+锚梁+中空锚索+注浆的联合支护体系，支护设计方案如图2所示。巷道修复按照挑顶、开帮达到设计要求的尺寸底宽×中高=5.2m×3.5m后，进行点锚挂钢网，接着进行巷道喷浆成形处理。通过喷浆后巷道成形较好，然后进行钢梁+全锚索支护。中空锚索设计长度为4200mm，间排距为1000mm×1000mm。另加设加强支护中空锚索，8300mm的中空锚索间排距为2000mm×1500mm，如图3所示。安设钢网及锚索施工完后，对中空锚索进行注浆。此次试验修复巷道长25m作为试验研究，以考察实际效果，为后期推广提供依据。3液体材料通过相关注浆材料的文献资料检索，结合现场条件和施工成本，采用普通硅酸盐42.5水泥纯水泥浆液进行注浆。3.1施工现场，注浆进度慢根据相关资料显示，普通硅酸盐42.5水泥水灰比为0.7∶1时，浆液1d的强度最高，但可注性差，极易造成注浆系统堵塞，注浆进度慢，不便于现场施工。由于水灰比的增大，浆液固化后强度降低，结合浆液的可注性和操作性，水灰比确定在0.8∶1～1∶1比较合适，能满足一定的强度和现场注浆施工的可操作性。水泥浆液的黏度及强度如表1所示。同时，根据不同水灰比、注浆压力与浆液扩散半径关系图（见图4），确定设计施工时的水灰比为0.8∶1，注浆压力为2MPa。3.2水灰比及注浆机现场采用型号为QJB-500单搅拌桶进行浆液配制，按搅拌桶尺寸确定加水至上层搅拌叶为1次注浆配制用水量，边搅拌边缓慢投入水泥，达到要求的水灰比为止。注浆机为一台气动双液注浆机，型号为2ZBQ11.5/3，工作压力为0～6MPa，动力气源压力要求大于0.63MPa。管路连接好后开始注浆，在注浆过程中搅拌桶的搅拌器以中低转速进行边搅拌边注浆，发现有注浆孔漏浆时停止注浆，暂停30s，用其他材料人工堵塞一下，继续注浆，待注浆压力到达设计值稳压30s左右或注不进浆液时，结束注浆并进行下一个孔的注浆工作。注浆工艺流程如图5所示。3.3漏浆注浆阶段结合现场岩性特征，调配好浆液，注浆管路先用清水进行试运行清洗注浆机及管路后，开始进行浆液注浆。注浆过程中随时观察注浆中空锚索周围情况，发现有浆液漏出立即停止注浆，漏浆量小时暂停20s左右或堵塞漏浆孔，可再起泵注浆。直到注不进浆液或达到注浆设计压力值2MPa后，压力稳定30s左右，即可结束注浆。然后记录下注浆孔的编号、注浆时间及注浆量，进行下一个孔的注浆工作。注浆中使用的注浆泵是气动双液注浆泵，搅拌设备是搅拌桶，现场没有装流量计，每个孔的注浆量是测量注浆前后搅拌桶的液面高度差来计算出注浆体积。各孔的注浆情况如表2所示，提供了部分孔的实际情况。3.4锚固密度和注浆量每个孔的注浆量差别很大，甚至有注不进去的。但总体上还是注浆量不少，平均单孔注浆量为65.7L。φ27mm的钻孔减去φ22mm的锚索的体积和锚固剂的体积，所余空间体积V≈0.64L。计算过程如下：钻孔的体积锚固剂的体积中空锚索的体积式中rrL平均单孔注浆量为65.7L，是钻孔所余体积的100倍以上，证明大部分浆液充填进入了围岩的裂隙中，固化形成结石体与围岩黏结成一体，起到很好的加固作用。同时中空锚索通过注浆，形成全程锚固，大大提升锚索的锚固强度。各单孔实际注浆量多少不均，分析其原因：（1）注浆先后的影响，因裂隙的存在，先注浆孔中的浆液顺着裂隙流到别的孔周围，导致别的孔就注不了多少浆液甚至一点也注不进去；（2）有些孔刚好处在裂隙很少的部位，能注入少许浆液；（3）中空锚索的出浆口在施工过程可能会被锚固剂封堵，导致浆液无法注入。3.5巷道变形观测通过“钢网+喷浆+锚梁+中空锚索+注浆”的联合支护体系，起到较好的支护效果，巷道服务时间长，减少巷修频率。经过1a的时间观测，巷道变形小，两帮及顶底板位移量小，观测结果如表3所示。通过数据表明，达到很好的稳固效果，大大延长了巷道的服务使用年限，有效地降低了巷修工程量及生产成本。4联合支护体系通过井下注浆，有利于深部围岩的稳定，改变了应力分布，结合“钢网+喷浆+锚梁+中空锚索+注浆”的联合支护体系，有效地将围岩与