河南理工大学学报（自然科学版）第３５卷２０１６年破碎围岩巷道支护施工技术分析王旭（河南理工大学土木工程学院，河南焦作４５４０００）摘要：为研究由断层破碎带岩性复杂所引起的巷道压力显现规律多变特征，通过对巷道过断层破碎带的监控测量能够及时掌握断层破碎带围岩的变形与支护结构受力信息，评价各种支护所取得的效果及判断施工方案的合理性。采用理论分析方法，对该矿破碎围岩巷道的支护参数进行优化，得出了巷道最优支护方案。现场巷道围岩变形监测结果表明，破碎围岩巷道的优化支护取得了较好的支护效果。关键词：巷道支护；破碎围岩；变形监测中图分类号：ＴＵ３１１．３文献标志码：ＡＯ矿井特征龙化三矿中央回风立井回风大巷是三矿回风系统的重要组成部分，为以后矿井井下采区回风服务。回风大巷与回风立井北侧马头门井底车场相连接，巷道走向为西偏北２４０，巷道总长３４８．３ｍ，绝对标高为一５８４．６７８ｍ。地面无村庄、公路等大型建筑，地面为耕地。巷道支护设计为锚网索喷＋ｗ型钢护板支护方式，喷浆厚度为１５０ｍｍ。根据地质勘探预报及平行巷道岩层揭露情况，预计回风大巷施工至７４ｍ时揭露ＤＦｌ０３断层，８５ｍ时穿过断层，原支护方式不能满足施工安全和巷道设计要求，必须优化巷道支护方式。１巷道围岩分析回风大巷岩层主要为海西期花岗岩。海西期花岗岩岩性为灰白色，成分石英、长石、云母等，块状构造。节理、裂隙发育，完整性不好。巷道穿过ＤＦｌ０３断层，为正断层，落差０—３０ｍ，倾向东南，倾角７０。。花岗岩破碎带岩石非常破碎，围岩裂隙极其发育并且加剧了围岩的风化，松散压力和变形力加大，支护结构承载力相对顶板压力显著降低，巷道可能存在涌水现象且裂隙发育加大了围岩的导水性，造成围岩遇水软化、泥化、强度降低，加剧破坏岩石稳定性。由于复杂的地质因素和大变形力学特征，在构造应力和高自重应力下，巷道破坏比较严重。在此类破碎围岩内进行锚杆支护效果较差，巷道初期易在短时间发生显著变形，变形量相对稳定后围岩内部也会有相当长一段时期的内部蠕变。巷道围岩将不可避免发生变形，原设计支护不能满足巷道服务条件将会带来安全隐患。必须针对该巷道遇到的具体情况，首先对巷道来压出水段内进行压力释放并注浆封堵围岩导水性同时提高围岩的胶结度，再对回风巷道的支护方式进行整体优化设计，以保证矿井的正常安全生产。２支护优化设计根据以往经验及类似巷道施工情况结合回风大巷现场施工情况，确定采用高强锚网索加ｕ型钢骨架综合支护，巷道支护断面如图１所示。在施工中，采用短掘短支的方式进行扩巷作业，岩石整体较好时采用放震动炮爆破的方式掘进，岩收稿日期：２０１６ｍ５－２２作者简介：王旭（１９８６一），男，河北石家庄人，助理工程师，主要从事岩土工程研究工作。１１０王旭：破碎围岩巷道支护施工技术分析石较破碎段采用人工风镐刷扩掘进，每次刷扩长度为８００ｍｍ（即每排锚杆的间距）。锚杆采用预应力锚杆，材质为ＨＲＢ４００，规格为击２２＠２４００８００ｍｍ×８００８００６５０ｍｍｍｍ，矩形、等间距布置方式，间排距为ｍｍ，每排锚杆从巷道中顶按照ｍｍ间距向两帮布置，底角锚杆距底板ｍｍ向下１５。布置，其余锚杆垂直巷道表面、安设，锚杆锚固方式为树脂加长锚固，每根锚杆采用两支锚固剂，１支ＭＳｌ（２３５０快速锚固剂，１支ＭＳｚ２３５０中速锚固剂，锚杆扭矩力不小于２６０Ｎ・ｍ，锚固力不得小于１００ｋＮ。锚索采用３００由１８．９ｍｍ高强度低松弛钢绞线，１×７股高强度低松弛预应力钢绞线，长度为８ｍｍ。采图ｌ巷道支护断面示意用１支ＭＳＫ２３５０快速锚固剂和２支ＭＳｚ２３５０中速锚固剂锚固，锚索张拉力不得小于１５０锚索每排３根布置，间排距１１０００ｍｍ×２０００２８０ｍｍ×５ｋＮ。６００ｍｍ×１６００ｍｍ×１００ｍｍ。金属网采用拍．５ｍｍ的圆钢焊接而成，网幅为ｍｍ×ｍｍ，网格为１００ｍｍ。ｗ型钢护板采用ｗＤ－２８０型号，型号为４５０ｍｍ，与锚杆配套使用。永久支护完毕后进行架设Ｕ２９型钢骨架，骨架间距为５００ｍｍ。如遇软岩或煤层变软锚固力达不到时及时调整锚杆、锚索长度以满足设计要求。３变形监测及分析～疋≥ｌ．●一地板为了保证支护设计的整体效誉果，验证锚杆锚索的受力变形，保、证巷道的安全使用，在破碎带内巷道中采用顶板离层仪和巷道表面位移计监测巷道顶底板离层情况和表面位移，并增设观测点，加强观测，巷道表面变形监测数据如表１所示，巷道表面变形监测位移曲线如图２所示。表ｌ变形量／ｍｍ距离／ｍ底板ｌＯ２０３０１０２４５７６７７ｌ１０３０５０７０９０１１０１ｊ０１５０＋顶板一两帮距离／ｍ巷道表面变形监测数据变形量／ｍｍ距离／ｍ底板顶板１７６１８０１９０１９２１９５距离／ｍ顶板４３４６９６１４４１５６变形量／ｍｍ两帮３５９３７５３８０４４０４５０１１０１２０１３０１４０１５０两帮１００１１５２１９２６５３１７６０７０８０９０１００底板１１３１１４１１４１１４１１４顶板１９６１９９２００２０５２０６两帮４５５４５９４６０４６８４７２７８８２１０ｌ１０８１０８加５０锚杆在安装并施加预应力后的一段时间内，受力均有变小的趋势。随着工作面的推进，在距工作面２５ｍ以后，锚杆受力逐渐增大，在距工作面９０ｍ后受力逐步稳定。锚索安装并张拉后，受力变化也不大。在距掘进工作面２８ｍ以后，锚索受力基本保持稳定。河南理工大学学报（自然科学版）第３５卷２０１６年４结语通过高强锚杆和钢骨架综合支护，回风大巷的顶底板及两帮变形量得到控制，针对此巷道进行的加强支护设计效果较好，可以保证巷道的正常使用。参考文献：［１］康红普，王金华，林健．煤矿巷道锚杆支护应用实例分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１０，２９（４）：６４９—６６４．［２］鞠文君，付玉凯．我国煤矿巷道支护的难题与对策［Ｊ］．煤矿开采，２０１５，２０（６）：１－５．［３］柏建彪，侯朝炯．深部巷道围岩控制原理与应用研究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００６，３５（２）：１０—１３．［４］陈光炎，陆士良．中国煤矿巷道围岩控制［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，１９９９．［５］方新秋，赵俊杰，洪木银．深井破碎围岩巷道变形机理及控制研究［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２０１２，２９（１）：１－７．［６］［７］［８］张程，李德忠．松散破碎围岩变形控制与支护优化分析［Ｊ］．中州煤炭，２０１２（７）：１７－２１．赵福贤，陈晓祥．南仙泉煤业１５１０１工作面运输平巷支护参数优化研究［Ｊ］．能源技术与管理，２０１ｌ，３６（６）：４＿６．宋荣普．爱民温都煤矿软岩巷道支护技术研究及应用［Ｄ］．阜新：辽宁工程技术大学，２０１１．［９］邹永华，刘东芝．高应力破碎围岩支护技术的研究与实践［Ｊ］．煤炭科技，２０１０（４）：２２－２３．［１０］王金华．我国煤巷锚杆支护技术的新发展［Ｊ］．煤炭学报，２００７，３２（２）：１１３－１１８．［１１］韩立军，付厚利，林登阁．复杂条件下巷道围岩加固技术研究［Ｊ］．矿山压力与顶板管理，２００３（３）：１．４．［１２］康红普，王金华，林健．高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用［Ｊ］．煤炭学报，２００７，３２（１２）：１２３３—１２３８（责任编辑李文清）