1、潘北煤矿破碎软岩巷道修复技术探讨摘 要通过对潘北煤矿-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）在高应力破碎软岩巷道修复中所遇到的技术难题进行研究，结合现场实际情况，综合利用现有 U 型棚及锚索支护，通过注浆支护措施，有效地控制了破碎软岩巷道的变形量，为今后矿井破碎软岩巷道修复提供了可靠的技术保障。 关键词破碎软岩； 注浆；控制；技术保障 中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0228-01 1、工程背景 潘北煤矿-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）担负矿井-650m 东翼采区的辅助运输、敷设管线和采区部分进风以及排水任务，是矿井安全生产的咽喉通道。
2、巷道布置 11-1 煤底板，10 煤顶板，其设计巷道断面直墙半圆拱，断面净尺寸 5.24.0m，设计工程量为 2365m。 依据矿井提供的地质资料显示，预计巷道上距 11-1 煤底板最小法距6.9m，最大法距 31m，下距 8 煤顶板最小法距 43m，最大法距 75m， 10、9 煤不发育。巷道预计过 6 条大型断层和 8 煤冲刷带，揭露的主要岩性为泥岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩等。其岩性主要描述如下： 泥岩：以泥质为主，岩石较完整，上部破碎，有受挤压现象，少量滑面，断口参差状。细砂岩：以粉砂质结构，含泥质，局部泥质含量较高，岩石有受挤压现象，局部受强积压，块状，局部碎块状，松散状，裂隙发育，未充
3、填，性脆，底部含少量炭化物，断口参差状。粉砂岩：灰色，上部成分以长石为主，下部以石英为主，上部岩石破碎，块状，碎块状，且较松软，少量裂隙，钙质薄膜充填，局部未充填，硅质胶结，分选好，块状，碎块状，局部柱状，偶见斜向裂隙，未充填，局部见粉砂质条痕，呈水平层理。泥岩：泥质结构，含少量粉砂质，岩石较破碎，裂隙发育，硅质薄膜充填，局部见滑面，断口参差状。 巷道原设计采用锚网喷支护，锚杆规格：222200mm 高强锚杆，间排距：800800mm，钢筋网规格：6.59001800mm，喷厚 100mm，强度 C20。 巷道施工至与轨皮联巷三岔口向里 350m450m 范围，由于巷道局部顶板压力大，巷道离层
4、开裂，变形严重，已不能满足安全生产的需要，急需对巷道进行修复。矿安排施工队伍对该段采取刷扩后补打锚杆（挂网） ，补打锚索。锚杆采用规格 222500mm 高强锚杆，间排距800800mm。钢筋网规格为 6.59001800mm，网孔 100100mm。锚索规格 21.86500mm。在巷道浆皮开裂严重的地方补锚索加固。 采用补打锚杆及锚索后，经过一段时间，巷道仍变形严重，不得不面临再次扩修，并采用套棚进行补强支护，采用架 29U 型棚支护，巷道断面形状为直墙半圆拱形，U 型棚规格为：50003700mm（四合棚）或46003700mm（三合棚） ，棚距为 800?L。采用6.510-61010
5、00mm的钢筋背板作为腰背材料。每棚使用 8#槽钢拉条四根。但仍难以控制巷道围岩的强烈变形。 2、-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）围岩稳定性影响分析 （1）巷道围岩岩体强度较低 根据矿井提供的资料显示，-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）围岩岩性以泥岩为主，虽部分段含有细砂岩及粉砂岩，但岩石破碎且较松软，裂隙发育，同时该段巷道预计正常涌水量为 5m3/h，最大涌水量为10m3/h，局部具有滑面，岩体自身强度较低。为满足矿井安全生产所需断面要求，-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）先后经历多次扩修，这使得巷道围岩松动圈发育范围进一步扩大，在地应力及周边采动应力影响下巷道松散破碎的泥质岩
6、体更加容易失稳破坏。 （2）地质构造复杂，原始地应力大 原始地应力包括上覆岩层的重力场应力及地质构造应力两大部分，重力场应力仅与上覆岩层及采深有关，构造应力是长期的地质构造运动产生的残余应力，采区的地质构造越复杂、越活跃，则构造应力越大。 -650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）设计层位为-650m，地表标高约+23m，则巷道埋深约为 673m，若上覆岩层平均密度按 2700kg/m3 考虑，在不考虑构造及采动影响的前提下，垂直应力：z=H（式中 上覆岩层的平均体积力，KN/ m3； H距地表深度，m） ，则理论上围岩所处垂直应力约为 18.2Mpa，原始地应力大。 另外，根据-650m 东翼轨
7、道大巷（8 煤顶板）实际生产情况，该修复段处于穿断层段，若考虑到相邻巷道掘进及周边工作面回采后形成的叠加应力，则巷道围岩内的集中应力水平还将进一步增高。 （3）现有支护设计缺乏针对性 近年来，巷道修复支护手段已呈现主被动支护并举，单一支护向联合、耦合支护转变的趋势。但仍有大量巷道不断陷入“前掘后修” 、 “屡修屡坏”的恶性循环。 潘北煤矿-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）最初采用锚网喷支护，巷道扩修后采用补打锚杆+锚索支护，然后又改为 U 型钢棚支护，但仍难以控制巷道围岩的强烈变形。目前大巷修复段采用 29U 型钢棚支护，但其存在支架与围岩相互作用关系较差的问题， 在-650m 东翼轨道大
8、巷（8 煤顶板）扩修过程中，虽然在 U 型钢支架壁后背有钢筋背板并充填有碎矸石，但现有施工工艺不可避免地在支架与围岩间存在大量不均匀空隙。由于棚式支架是一种典型的被动支护，在上述情形下极易导致支架初期不承载或偏载，这都不利于发挥 U 型钢支架的承载性能。工程实践中，支架受偏载因素影响，其实际承载能力仅为理论承载能力的 1/51/10，甚至更低。 3、修复方案及参数 由于现有巷道刚刚扩修完毕，巷道断面满足使用断面要求，针对现有支架与围岩相互作用较差的特点，从促使支架与围岩共同作用角度出发，对巷道围岩实施注浆加固，一方面，通过注浆对巷道浅部松散破碎的围岩进行胶结，提高其完整性和承载能力，同时为补偿
9、锚索提供保障；另一方面，通过浆液扩散，对支架与围岩间存在的不均匀空隙进行充填，促使支架整体承载，发挥支架的整体承载能力。 注浆参数： （1）注浆设备： 采用液压注浆：型号为 ZBY50/16.0-22 液压注浆泵。 （2）注浆孔布置 采用深浅孔注浆，深浅孔隔排布置，排距为 3m，底板向上 1.4m 两帮各施工 1 根，底板向上 2 m 两帮各施工 1 根，正顶施工 1 根，深孔孔深2m，孔口管规格为 26.753.25800mm，浅孔孔深 1m，孔口管规格为26.753.25600mm。 （3）注浆材料 注浆材料以单液水泥浆为主，注浆水泥采用 32.5#水泥，水灰比为1：1。 （4）注浆扩散半
10、径及注浆压力 注浆扩散半径按巷道围岩裂隙考虑，取 2000?L。 注浆压力：注水泥浆压力为 2Mpa，单孔注浆结束标注以达到设计压力为准。 注入量的估算： 本次注浆设计加固厚度 2.0m，预计浅孔每米注入量 2.964.93m3。 （5）浆液配制 单液水泥浆的理论配制 配制水泥浆时，按设计配合比水灰比=1：1，力求加料严格准确，并搅拌均匀。 现场配制：水灰比=1：1 注浆时：搅拌桶型号为 QBG-250；规格：直径 600mm，高度 800mm 的搅拌桶，搅拌桶容积为 0.226m3；满桶时，用水 161Kg，水泥 3.5 袋，加水至搅拌捅的 4/5 处，用水 129Kg，用水泥 2.8 袋。 4、结束语 潘北煤矿-650m 东翼轨道大巷（8 煤顶板）修复在运用此项修复技术措施以来，巷道支护效果明显，自 2014 年 11 月修复至今，巷道变形趋于稳定，巷道断面满足设计要求，且未出现巷道掉浆皮现象，巷道变形量小，满足了安全生产的要求，为矿井的安全，高产高效生产提供了有力的技术保障，同时也为高应力破碎软岩巷道修复积累了宝贵的经验，可在类似地质条件下软岩巷道修复中借鉴应用。 作者简介 李坤（1985 年 4 月 22 日） ，男，安徽淮南人，2009 年毕业于安徽理工大学电气工程及其自动化专业，现淮南矿业集团潘北项目部修护队主管技术员
