深部巷道破壞原因分析及修復(fù)技術(shù)研究

深部巷道破壞原因分析及修復(fù)技術(shù)研究

0巷道斷面、層壓基層析成網(wǎng)方案作為一種科學(xué)有效的輔助方法，煤礦道路開挖技術(shù)在煤礦松樹斷裂道路的圍巖保護中得到了廣泛應(yīng)用，對圍巖的加固效果也得到了很好的改善。盤江精煤股份山腳樹礦是三線時期建設(shè)開采的礦井，目前開采深度在1200m左右，距地表垂深785～826m。由于地應(yīng)力、采動的影響巷道變形嚴(yán)重，巷道修復(fù)頻次高，施工難度大、勞動強度高。為此山腳樹礦專業(yè)修復(fù)巷道的隊伍就有8組，輪班修復(fù)破壞嚴(yán)重影響生產(chǎn)的巷道，人員多，勞運強度大。此次試驗修復(fù)的巷道為1200運輸平巷，為山腳樹礦采一區(qū)主運輸系統(tǒng)，巷道為準(zhǔn)備巷道，服務(wù)年限長。修復(fù)段巷道沿201巷道圍巖滑動圈檢測根據(jù)1200運輸平巷在井下位置關(guān)系，排查巷道周圍是否存在采空區(qū)、巷道以及生產(chǎn)采面等對該巷道產(chǎn)生影響，還是因埋深較深，受地應(yīng)力影響而造成巷道破壞嚴(yán)重。通過鉆孔成像儀觀察巷道圍巖松動圈，圍巖巖隙情況，為中空錨索長度設(shè)計、注漿量模擬計算提供參考依據(jù)。通過鉆孔成像儀觀察，巷道圍巖松動圈在1.5m以內(nèi)，1.2m左右有一薄煤層。詳細情況如圖1所示。通過鉆孔成像儀觀察，選用4.3m的中空錨索能達到設(shè)計要求，其出漿口距巷道壁2.3m處，先通過錨固劑端頭錨固后，進行注漿達到全程錨固。同時部分漿液有效地注入巖層裂隙中，增強了圍巖的強度和巖層整體性,擴大錨索支護范圍與作用深度，顯著改善支護效果。2聯(lián)合支護方案1200運輸平巷修復(fù)采用聯(lián)合支護技術(shù)，采用中空錨索支護技術(shù)后進行注漿，達到錨索全程錨固，改善破碎圍巖狀態(tài)，改善原有錨索支護的作用。通過往巖隙里注入漿體材料，改變圍巖的狀態(tài)，加上有效的支護手段，形成鋼網(wǎng)+噴漿+錨梁+中空錨索+注漿的聯(lián)合支護體系，支護設(shè)計方案如圖2所示。巷道修復(fù)按照挑頂、開幫達到設(shè)計要求的尺寸底寬×中高=5.2m×3.5m后，進行點錨掛鋼網(wǎng)，接著進行巷道噴漿成形處理。通過噴漿后巷道成形較好，然后進行鋼梁+全錨索支護。中空錨索設(shè)計長度為4200mm，間排距為1000mm×1000mm。另加設(shè)加強支護中空錨索，8300mm的中空錨索間排距為2000mm×1500mm，如圖3所示。安設(shè)鋼網(wǎng)及錨索施工完后，對中空錨索進行注漿。此次試驗修復(fù)巷道長25m作為試驗研究，以考察實際效果，為后期推廣提供依據(jù)。3液體材料通過相關(guān)注漿材料的文獻資料檢索，結(jié)合現(xiàn)場條件和施工成本，采用普通硅酸鹽42.5水泥純水泥漿液進行注漿。3.1施工現(xiàn)場，注漿進度慢根據(jù)相關(guān)資料顯示，普通硅酸鹽42.5水泥水灰比為0.7∶1時，漿液1d的強度最高，但可注性差，極易造成注漿系統(tǒng)堵塞，注漿進度慢，不便于現(xiàn)場施工。由于水灰比的增大，漿液固化后強度降低，結(jié)合漿液的可注性和操作性，水灰比確定在0.8∶1～1∶1比較合適，能滿足一定的強度和現(xiàn)場注漿施工的可操作性。水泥漿液的黏度及強度如表1所示。同時，根據(jù)不同水灰比、注漿壓力與漿液擴散半徑關(guān)系圖（見圖4），確定設(shè)計施工時的水灰比為0.8∶1，注漿壓力為2MPa。3.2水灰比及注漿機現(xiàn)場采用型號為QJB-500單攪拌桶進行漿液配制，按攪拌桶尺寸確定加水至上層攪拌葉為1次注漿配制用水量，邊攪拌邊緩慢投入水泥，達到要求的水灰比為止。注漿機為一臺氣動雙液注漿機，型號為2ZBQ11.5/3，工作壓力為0～6MPa，動力氣源壓力要求大于0.63MPa。管路連接好后開始注漿，在注漿過程中攪拌桶的攪拌器以中低轉(zhuǎn)速進行邊攪拌邊注漿，發(fā)現(xiàn)有注漿孔漏漿時停止注漿，暫停30s，用其他材料人工堵塞一下，繼續(xù)注漿，待注漿壓力到達設(shè)計值穩(wěn)壓30s左右或注不進漿液時，結(jié)束注漿并進行下一個孔的注漿工作。注漿工藝流程如圖5所示。3.3漏漿注漿階段結(jié)合現(xiàn)場巖性特征，調(diào)配好漿液，注漿管路先用清水進行試運行清洗注漿機及管路后，開始進行漿液注漿。注漿過程中隨時觀察注漿中空錨索周圍情況，發(fā)現(xiàn)有漿液漏出立即停止注漿，漏漿量小時暫停20s左右或堵塞漏漿孔，可再起泵注漿。直到注不進漿液或達到注漿設(shè)計壓力值2MPa后，壓力穩(wěn)定30s左右，即可結(jié)束注漿。然后記錄下注漿孔的編號、注漿時間及注漿量，進行下一個孔的注漿工作。注漿中使用的注漿泵是氣動雙液注漿泵，攪拌設(shè)備是攪拌桶，現(xiàn)場沒有裝流量計，每個孔的注漿量是測量注漿前后攪拌桶的液面高度差來計算出注漿體積。各孔的注漿情況如表2所示，提供了部分孔的實際情況。3.4錨固密度和注漿量每個孔的注漿量差別很大，甚至有注不進去的。但總體上還是注漿量不少，平均單孔注漿量為65.7L。φ27mm的鉆孔減去φ22mm的錨索的體積和錨固劑的體積，所余空間體積V≈0.64L。計算過程如下：鉆孔的體積錨固劑的體積中空錨索的體積式中rrL平均單孔注漿量為65.7L，是鉆孔所余體積的100倍以上，證明大部分漿液充填進入了圍巖的裂隙中，固化形成結(jié)石體與圍巖黏結(jié)成一體，起到很好的加固作用。同時中空錨索通過注漿，形成全程錨固，大大提升錨索的錨固強度。各單孔實際注漿量多少不均，分析其原因：（1）注漿先后的影響，因裂隙的存在，先注漿孔中的漿液順著裂隙流到別的孔周圍，導(dǎo)致別的孔就注不了多少漿液甚至一點也注不進去；（2）有些孔剛好處在裂隙很少的部位，能注入少許漿液；（3）中空錨索的出漿口在施工過程可能會被錨固劑封堵，導(dǎo)致漿液無法注入。3.5巷道變形觀測通過“鋼網(wǎng)+噴漿+錨梁+中空錨索+注漿”的聯(lián)合支護體系，起到較好的支護效果，巷道服務(wù)時間長，減少巷修頻率。經(jīng)過1a的時間觀測，巷道變形小，兩幫及頂?shù)装逦灰屏啃。^測結(jié)果如表3所示。通過數(shù)據(jù)表明，達到很好的穩(wěn)固效果，大大延長了巷道的服務(wù)使用年限，有效地降低了巷修工程量及生產(chǎn)成本。4聯(lián)合支護體系通過井下注漿，有利于深部圍巖的穩(wěn)定，改變了應(yīng)力分布，結(jié)合“鋼網(wǎng)+噴漿+錨梁+中空錨索+注漿”的聯(lián)合支護體系，有效地將圍巖與