水仓软岩巷道加强支护技术的应用

[摘 要]开滦（集团）蔚州矿业公司北阳庄矿内、外水仓处在软岩层位中，加之构造应力的作用，巷道底板鼓起严重，顶板和两帮发生不同程度的变形，影响正常的排水安全，针对这一情况，采取特殊加强支护的方式进行治理，取得了良好的治理效果。

[关键词]软岩巷道 遇水膨胀 底鼓 加强支护

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0374-01

1 前言

北阳庄内、外水仓处在软岩层位中，以泥岩为主，围岩强度低，孔隙率大，胶结程度差，遇水易膨胀，水仓蓄水后，长期处在浸泡环境之中，加之围岩应力的共同作用，投入使用两年多时间以来，巷道底板鼓起严重，平均底鼓400～600mm，局部达到800～1000mm。顶板和两帮也均发生了不同程度的变形，局部浆皮脱落致使清淤工作存在严重的安全隐患，并影响排水安全，需要采取加强支护措施进行治理。

2 原因分析

2.1原支护概况

水仓原设计施工技术参数为锚网喷巷道，巷道断面为直墙半圆拱形，净断面规格为4000 mm×3200 mm，锚杆间排距为800 mm×800 mm，误差不大于100 mm。锚杆采用Φ20×2000mm无纵螺纹钢锚杆，采用树脂药卷进行锚固，顶锚杆每根用两卷CK2850的药卷，帮锚杆每根用两卷CK2530的药卷，全断面使用120mm*120mm*10mm托盘。拱部锚杆锚固力不小于70kN，帮锚杆锚固力不小于50 kN，预紧力矩不小于100 Nm。铺设金属网片，网片采用Ф6.5mm钢筋焊制，网孔规格100mm*100mm，网片尺寸为1000mm*1800mm，搭接100mm， 扎丝间距300 mm，采用双股14#铁丝双边绑扎。喷射混凝土厚度100mm，强度C20，底板浇筑C30混凝土，厚度200mm。

2.2破损现状

⑴整条水仓平均底鼓400～600mm，局部达800～1000mm，巷道断面中部底鼓严重，原浇筑地板开裂。

⑵有40m水仓顶板破碎严重，局部下沉、浆皮开裂、脱落。

⑶大约有100m水仓两帮开裂、变形，平均变形量400mm，局部变形量达600mm，墙体出现较宽裂缝，局部出现片帮现象。

2.3原因分析

从巷道的损坏情况看，巷道支护在两种力的作用下破损，一方面是围岩本身常规的原岩及构造应力；另一方面是水仓蓄水后，长期处在浸泡之中，渗透到壁后，壁后围岩为软岩，遇水膨胀，从而引起巷道的底鼓、破坏和失稳。综合分析认为支护参数不合理、软岩承载力差及遇水膨胀是造成巷道损坏的主要原因。

3 加强支护方式选择的

3.1加强支护的原则

⑴可靠性原则：水仓为矿井的关键部位，担负着矿井的日常排水任务，对矿井安全生产和抗灾有着重要作用，应作为永久工程，保证治理一次，使用年限能达到矿井的服务年限。

⑵可操作性原则：治理措施要简单、具体，难度小，可操作性强，安全实用，效果好。

⑶经济性原则：既要保证水仓治理效果满足合理使用年限的要求，又要简单实用，节约成本，较低费用，寻求经济上最优方案。

3.2需要控制的关键点

⑴加固围岩。使围岩形成一体，以提高围岩自身的强度和稳定性，充分利用围岩自身的承载能力。

⑵支护本身具有一定的强度和可伸缩。采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。

⑶阻断水的浸泡。支护结构的密封性能要好，既要阻断围岩裂隙水又要防止水仓内水的渗透支护体进入围岩，保证围岩不受水浸泡，避免软岩遇水膨胀导致破损。

⑷控制底鼓。起底形成反底拱，增加支护结构的承载力，更有效的预防和控制底鼓。

3.3水仓加强支护施工顺序

⑴第一次支护：进行顶帮加固，由外向里，在现有巷道找掉、按荒断面刷扩的基础上，采用加打注浆锚杆对围岩进行注浆加固后再进行锚、网、喷，实现“锚注一体化”，这样，既可提高围岩自身承载能力又能阻断围岩裂隙水浸泡围岩，喷射混凝土为抗渗混凝土。为不影响施工进度，可滞后迎头适当距离后打注浆锚杆，长度为2.5m，每排不少于10根，排距不大于1.7m，注浆压力不小于2.5MPa。

⑵第二次支护：进行底板以上永久支护，绑钢筋（绑筋时底部留出接茬量），浇筑抗渗混凝土，强度C30，厚度200mm，达到支护本身具有一定承载能力和水仓内水不渗入围岩的效果。

⑶第三次支护：进行巷道底板加固，由里向外，通过采取反底拱、锚注及绑钢筋、浇筑抗渗混凝土方式，达到提高巷道底板承载能力和水仓内水不渗入底板的效果。靠近巷帮侧起底至设计轨面以下400m，巷中起底至设计轨面以下800mm，形成反底拱后打设注浆锚杆，进行注浆，锚杆间排距为1.6×1.6m。注浆完成铺设双层钢筋，第一层钢筋离底板50mm，第二次离第一层350mm，与巷帮钢筋预留接茬部进行搭接，然后浇筑抗渗混凝土，混凝土强度等级为C30。对混凝土喷水养护不小于7天。支护设计示意图

3.4注浆工艺

⑴保证所有配套辅助系统运行完好，注浆所需要的设备及材料检查好，把注浆泵、清水桶、水泥浆液桶及水玻璃桶固定，接通电源、吸注浆管路、供水管路。

⑵接好吸、注浆管路，做测压试验，启动注浆泵对注浆点进行压水试验，检查管路系统的工作性能和浆液的扩散半径。然后要求配置浆液，采用单液注浆，如吸浆量大，可调整配比进行注浆或间歇注浆，压力达到2Mpa后，改注双液浆，注浆的最终压力为2.5Mpa。

⑶注浆压力达到设计要求后，停止注浆泵，强行关闭注浆阀，打开卸压阀，再压注一定量的清水，清洗管路，随后转入下一注浆点。

4 治理效果

在北阳庄内外水仓治理结束后的两年里，通过布设十字测点，进行破损变形监测，巷道变形甚微，无明显底鼓、破损迹象，取得了良好的治理效果，保证了矿井的排水安全，节约了反复治理的费用，达到了一次治理，长期收益的效果。

5 结束语

软岩巷道强度低，孔隙率大，胶结程度差，遇水易膨胀、易底鼓，巷道支护非常困难，针对这一情况，往往要在巷道充分卸压后，通过试验和论证，合理的选择加强支护的参数，最大限度的使用主动支护（如锚杆、锚注等），充分利用反底拱结构承载力强的特点，尽可能多的使用柔性（可伸缩）被动支护（如喷射混凝土层、各种金属网、可伸缩支架等），同时，要做到密封、抗渗，保证围岩不受水浸泡，避免围岩遇水膨胀是关键。

（作者简介：刘华，男，1986年出生，毕业于河北联合大学，本科学历，现工作于开滦（集团）蔚州矿业公司德胜庄矿井筹建处生产技术部。）