|
影響軟巖巷道穩定的主要因素
（1)巖性因素:巖體本身的強度、結構、膠結程度及膠結物的性能，膨脹性礦物的含量等影響軟巖巷道變形的內在因素。
（2)工程應力的影響:它是造成圍巖變形的外在因素，具體涉及垂自應力、構造應力、殘余應力、工程環境和施工的擾動應力，及鄰近巷道施工、采動影響等，特別是在多種應力相互迭加的情況影響更大。
。
（3)水的影響:包括地下水及工程用水，尤其是對膨脹巖，水對其變形的影響極大，水不僅造成粘土質巖的膨脹，同時還大大的降低了巖石的強度。
（4）時間因素:流變是軟巖的特性之一，巷道的變形與時間密切相關。
2．４深井軟巖巷道的階段性變形特征
（1）掘巷之初的劇烈變形和應力調整階段，隨巷道圍巖裂隙的發育，變形速度快速衰減，同時圍巖變形量增長很快。初期來壓快，變形量大，軟巖巷道自穩能力很差，如不加控制很快就會發生巖塊冒落、巷道破壞。但如果用不適應軟巖大變形特點的剛性架，也將很快被壓壞。
（2）二次應力場初步形成，破裂范圍趨向穩定的穩定變形階段，圍巖變形速度基本保持一致，位移量表現為緩慢增長。多為非對稱環向受壓，且巷道開挖后不僅頂板變形易冒落，底板也將產生強烈底臌，如巷道支護對底板不加控制，往往出現強烈底臌并引發兩幫破壞、頂坍落。
（3）應力擾動、圍巖長時強度降低、采動影響等導致圍巖穩定性降低，圍巖進一步加速變形階段。超過臨界深度，支護的難度就明顯增大，且軟巖巷道變形在不同的應力作用下，有明顯的方向性。軟巖的失水和吸水均可造成軟巖發生膨脹變形破壞或泥化破壞。
淮南礦區深部巖巷主動加固新技術
將高強預應力錨桿及時支護和圍巖開挖擾動區滯后注漿加固相結合是目前深部巖巷圍巖穩定控制的有效途徑，由四項關鍵技術構成：１）錨桿高預應力施加技術 ２）超高錨桿強桿體材料與制作工藝 ３）巷道底部錨桿眼成孔技術 ４）圍巖開挖擾動區滯后注漿工藝。這四項技術是一個有機的整體，缺一不可，任何一個環節把握不當，都有可能造成深部巷道支護的失敗。
1)錨桿高預應力施加技術
給錨桿施加高預應力是恢復和改善圍巖應力狀態的有效途徑。錨桿高預應力施加技術中，預應力量值的控制是技術的關鍵，預應力施加機具是該技術實現的根本途徑。要使圍巖應力狀態得到有效的恢復和改善，錨桿預應力必須達到足夠的量值。
近五年來淮南礦區深部巖巷的支護研究與實踐表明，對埋深800～900米、水平應力20～25MPa、垂直應力15～20MPa、橫斷面寬度為4～5米的直墻半園拱形巷道，設計最大錨固力一般都在200～250kN左右，預應力應達到100～120kN。如此高的預應力必然要求施工機具有足夠的扭矩，一般在扭緊螺母時相應的扭矩應達到500～800N.m。
MQS90J2型風扳機，可提供600Nm以上的扭矩，預應力100KN以上
2) 超高強錨桿桿體材料與制作技術
隨著錨桿預應力和最大設計錨固力的提高，錨桿桿體材料的強度也要相應提高，這就要求深部巖巷支護必須采用超高強錨桿。考慮到滿足圍巖支護要求的錨桿長度在2～2.5m的實際情況及現場鑿巖效率的需要，鑿巖機鉆頭直徑以28mm為宜，鉆頭直徑過大會降低鑿巖效率和鉆進速度，過小則會使錨桿直徑相應變小，無法確保錨桿對于維護圍巖穩定所必須的強度。同時，為了確保樹脂錨固劑的粘結強度，錨桿桿體、樹脂錨固劑和錨桿孔三者必須做到直徑匹配。
目前市場上的φ22Ⅳ和V級建筑螺紋鋼桿體材料的屈服強度為540～６50MPa，能夠承受的屈服荷載為205～240kN，比Ⅱ級螺紋鋼錨桿高８0%，比Q235普通錨桿材料高3～4倍，而且價格低廉，每噸鋼材僅比Ⅱ級螺紋鋼高１00～３00元人民幣，這就為深部巖巷采用高強，甚至超高強錨桿提供了便利條件。
3)底錨桿眼成孔工藝技術
高強預應力錨桿仍是高效經濟的底板支護措施。但要在巷道底板進行錨桿支護，首先必須解決在巷道底板上打錨桿孔的技術難題。和在兩幫和頂拱上打眼相比，在底板上打眼巖粉難以排除，達到一定深度后由于巖粉積聚在孔內產生較大的阻力，鉆進難以繼續。因此，必須研制專用的底錨桿施工機具。到目前為止，雖然進行了多種嘗試，但還沒有研制出十分理想的機具。在這種情況下，為了進行巷道底板的支護，只能借助于現有的施工機具進行工藝上的改進。通過加大風壓和水壓，并對施工人員進行專門的培訓后，利用現有的風錘或煤電鉆，也可在底板上打出1.5～2.0m深的鉆孔，而且效率也不低，完成每個底板孔施工僅需3～4分鐘。
4)滯后注漿技術
滯后注漿加固的作用機理體現在兩方面：（1）對圍巖裂隙的固結增強作用。注漿后，圍巖裂隙得到粘結，提高了圍巖的完整性，使得裂隙的抗剪強度和剛度大大提高，表現為圍巖的整體抗拉剪強度（包括內聚力和內摩擦角）大大提高；漿液充填到裂隙中固結后形成新的網絡骨架結構，使得裂隙巖體的變形模量明顯提高；裂隙充填后，其端部應力集中大大削弱甚至消失，改變原來的裂隙擴展破壞機制，遏制了圍巖的流變變形。
（2）改善圍巖表面應力狀態。注漿壓力消散后在噴層與圍巖表面之間仍存在一定的殘余應力，在錨噴支護的基礎上進一步增加了作用于圍巖表面的分布面力，能更加有效的改善圍巖的受力狀態，提高圍巖強度，維護圍巖的穩定。此外，通過對錨桿孔及周圍裂隙巖體的注漿加固，使端錨型或半長粘結型錨桿轉變為全長錨固型，大大強化了錨桿的錨固性能。
1）地質概況
該巷為新莊孜礦五二采區配風巷，南起Ⅶ線南100m，北至五二采區石門，標高-612m，總工程量約320m。
施工范圍內地質構造十分發育，處于斷層群內，主要斷裂構造為I序次的F11-9～F10-5斷層帶，Ⅱ序次的Fa、F10-5(12)，、F10-5(11)、 F10-5(10)逆斷層，及其附生斷裂構造，均為斜切正斷層，地層斷距為3.5～450m，發育狀態不穩定，控制程度低，因而巷道巖層破碎，應力集中，地層產狀變化大，對井巷工程破壞作用顯著。
本次施工范圍內水文地質情況復雜，主要為砂巖水、構造裂隙水。涌水量預計為1.5～4.5m3/h，大致為靜儲量，并相對穩定。但存在補給水源，預計會長期出水
從上述地質條件描述可以看出，該巷道有如下幾方面的困難條件：
1)巖性以碎裂的泥巖或泥質巖體為主，遇水膨脹，屬于典型的松軟破碎巖層；
2)巷道主體工程位于斷層群內，巖層結構極其復雜，層理紊亂，裂隙十分發育；
3)巖層受斷層影響，掘進迎頭賦存條件變化十分頻繁，施工管理難度很大；
4)斷層構造應力強烈，局部地段應力集中；
5)裂隙水豐富，誘導圍巖泥化膨脹，水害不容忽視。
考慮到該工程圍巖賦存條件變化頻繁，差異較大，所以應根據實際條件，分段治理、因地制宜。由此確定支護技術方案如下：以噴錨注分步動態加固為基礎支護，根據動態礦壓監測分析結果，采用關鍵部位加固綜合治理方案。
2）支護參數設計
（1)初噴薄層混凝土
爆破后及時噴射混凝土封閉圍巖，厚度20～30mm；
（2)頂部高強大預拉力錨網支護參數
采用Φ22×2400mm超強螺紋鋼等強預拉力錨桿加菱形金屬網聯合支護，頂部可采用風動錨桿鉆機配Φ27鉆頭成孔，幫部可采用氣動鑿巖機施工，孔深與錨桿等長；采用加長錨固方式，錨桿間距800mm，排距800mm。錨桿預緊力不小于80 kN。
（3)補打幫部錨桿及關鍵部位加強錨索支護參數
幫部同樣采用Φ22×2400mm超強螺紋鋼大預拉力錨桿加菱形金屬網聯合支護，幫頂采用高預應力錨索系統加強，鋼絞線規格為Φ15.24×5.3m；每斷面布置5套
（4）底板錨桿加固參數：反拱半徑3000mm，采用Φ22×2400m超強螺紋鋼等強預拉力錨帶網聯合支護加強，每排5套錨桿，間距800mm，排距800mm。
|
發表評論 
