论受采动影响的巷道修复技术

[摘要]受采动影响的巷道，由于其所处的应力条件差，修复难度较大。文章首先分析了受采动影响的巷道围岩变形特点，紧接着介绍了目前两种先进的巷道修复技术，然后阐述了巷道修复过程中的支护对策，最后举例说明如何进行巷道修复设计。

[关键词]巷道修复；采动影响；锚注修复；锚杆（索）网修复

前言

在国内外修复巷道支护中，支护方式主要有料石砌碹、金属型钢支架、锚喷支护、预应力锚索支护及各种形式的联合支护等。其中料石砌碹和金属型钢支架支护，施工机械化程度低、速度慢，工人劳动强度大，且属于被动支护。锚喷支护对于新掘巷道来说，只要能够实施锚杆支护，并采用合理的施工参数和工艺，就能收到良好的支护效果；而对于多次修复巷道，围岩松动范围较大，无法实施锚杆支护，或无法保障锚杆的锚固力，不能形成有效的支护结构来控制深部围岩的碎胀变形，因此也不宜单独使用。目前比较先进的两种巷道修复方式是锚杆（索）网修复和锚注修复。

1.受采动影响巷道围岩变形破坏特点分析

（1）巷道变形破坏后，许多巷道进行了多次修复，采用U型钢支架为主进行支护，但不能够有效的控制围岩，支架出现扭曲变形、内挤、局部失稳或下插底板，形成尖顶等，各种背板和金属网不能有效的限制围岩的变形，出现折断、扭曲及撕裂，产生较严重的空顶和空帮现象，支架受力性能较差，相对的降低了巷道支护结构的承载能力，影响了巷道的整体稳定性。

（2）巷道的变形呈现明显的工程软岩特征。软岩是指支护难度较大的巷道围岩的总称，离开支护与巷道围岩去谈软岩显然是不确切的，应该将“软岩”与“松软岩层”区别开来（松软岩层是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松散软弱岩层）。有的煤矿岩石巷道围岩的自身强度较高，不属于软弱岩层，但在采动影响下却表现出明显的软岩工程矿压显现特征。受采动影响区域的巷道修复问题均可归纳为软岩支护问题，可以按照软岩支护的理念和方法来应对该区的巷道支护问题。

（3）变形破坏后的巷道围岩，其主要特征是软弱、松散及破碎，且软化和泥化现象显著，使得围岩的力学特性显著降低和弱化，承载能力极低，从而无法实施有效的主动支护等加强支护手段，加剧了巷道后期的变形破坏。

（4）部分地段巷道围岩受到水的影响，造成局部巷道变形破坏现象严重，特别是底角和底板处的岩体泥化现象明显，从而松软破碎的围岩严重内挤收敛，底鼓和底角内挤显著。

2.目前比较先进的两种巷道修复方式

受采动影响的巷道容易受到破坏，修复难度较大。传统的修复支护方式有架棚、砌墙、工字钢支护等，但实践表明，这些方式修复效果往往很差。与传统的刚性、被动支护相比，以锚固等为特征的巷道修复方式具有主动承载、围岩变形量小、修复成本较低等特点，是先进的巷道修复方式。下面介绍两种目前比较先进的巷道修复方式。

2.1锚注修复

针对围岩压力大、松软的特点，很多煤矿采用锚固和注浆相结合的巷道修复方式，取得了很好的效果。锚注修复巷道技术有如下优点：

（1）注浆后使得喷层壁后充填密实，这样保证荷载能均匀地作用在喷层和支架上，避免出现应力集中点而首先破坏。

（2）注浆后将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩体的内聚力、内摩擦角和弹性模量，从而提高了岩体强度，可以实现利用围岩本身作为支护结构的一部分。

（3）采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩的裂隙，隔绝空气，防止围岩风化，能有效防止围岩被水浸湿而降低围岩本身的强度。

（4）利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，配合锚喷支护，可以形成一个多层有效组合拱结构，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。

但锚注修复巷道施工复杂，成本较高。适用于破碎或松软的巷道围岩体，对服务年限较长的准备巷道或开拓巷道有一定的推广价值。

2.2锚杆（索）网修复

（1）锚杆网支护修复巷道具有优点：a.能主动进行预应力支护，避免了围岩进一步松动破坏；b.开帮、放顶工程量小，可利用交接班停产时间进行，不影响巷道正常使用，且排矸量小，人工消耗少；c.可以直接利用自然平衡拱原理锚固拱岩，安全系数大，有利于矿工安全；d.由于充分利用围岩自身强度，形成主动支护，承载体厚度大，受力均匀，不致形成应力集中；e.修复过程中不受断面超高限制，可将所有悬矸凿净，施工安全。

（2）锚杆网修复存在着的问题：a.修复巷道围岩裂隙多，钻锚杆孔时易夹持钻杆；b.钻锚杆孔时易塌孔，故位置不易固定，易造成支护密度不均匀；c.锚杆孔变形、塌孔或孔壁有裂缝后易造成树脂锚杆（索）网修复巷道锚固剂卷插入途中卡住，影响锚固深度。

在实际应用中，采用哪一种巷道修复方式，应根据巷道围岩体性质、巷道服务年限以修复成本等因素来确定。

3.巷道修复支护对策分析

（1）解决高应力的释放问题，即卸压问题。原有的高应力是无法通过支护来抗衡的，支护所提供的支护阻力仅为0.2-0.3MPa，而高应力可达几十兆帕，不可能通过支护控制围岩的变形，因此，必须让高应力得到释放，然后再采取有效的支护措施。

（2）尽量降低支护成本，加快施工速度，降低劳动强度，保证施工安全。

（3）应尽量采取主动支护措施，充分发挥围岩的自承能力，大大提高支护结构的承载力和适应性。

（4）加强水的治理，改善巷道围岩的物理力学性质。修复时应该根据围岩条件制定相应的治水措施，如果围岩体为砂质泥岩时，应当采取疏排隔水措施。

（5）支护结构要有足够的承载能力，保证静动压下的稳定，不再进行修复加固。

（6）对已经过长时间的卸压作用的巷道来说，因围岩的松动范围极大，修复时不宜再采用让压支护，而需要加大支护强度，提高围岩的整体性和自承载能力，实现主动支护。

4.采动影响巷道修复支护设计举例

以使用锚杆（索）支护设计为例，总的设计的思路是：选择合理的断面形状高强度锚杆支护锚索加固完善的监测技术。以下支护方式可以供选择时参考：

支护方式采用锚杆+H型钢带、锚索+M5钢带、钢筋网、喷砼。其中锚杆规格为φ22mm　L=2500mm的左旋金属强力锚杆，间排距为800mm×800mm；托板规格为120mm×120mm×10mm金属钢板，顶部锚杆使用3卷Z2850型树脂锚固剂，帮部锚杆施工时，每根锚杆使用3卷Z2350型树脂锚固剂；钢筋网为φ6mm钢筋焊成，规格为1000×1880mm的钢筋网，网孔规格100*100mm；H型钢带采用D12mm的钢筋焊成，长1.9m；锚索为φ22mm的预应力钢绞线制作，长度L=9200mm，托板为300mm×300mm×14mm及150mm×150mm×14mm两块正方形钢板，两块托板叠加使用，大的在上，小的在下。树脂锚固剂为Z2850型树脂锚固剂，每根锚索使用4卷；M5型钢带采用长2700mm，宽220mm，孔间距为1200mm，纵向布置。

支护方式见图1。

5.结论

观测结果显示，巷道修复后，变形得到了有效的控制，修复效果良好。说明修复方案起到了较好的控制围岩变形的目的。

作者简介：

汤泽高，男，（1983-），2005年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现工作于国投新集刘庄矿总工办，副主任职务。