魏志強(qiáng)

摘 要：隨著礦井開采深度的不斷加深，我礦的開拓延深工程均向-500水平轉(zhuǎn)移。深部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，各類巖石隨著地壓的增大，圍巖的不穩(wěn)定，強(qiáng)度逐步降低，巖體逐漸進(jìn)入軟巖狀態(tài)。巷道的施工與維護(hù)越來越困難，研究其治理方法，是當(dāng)前支護(hù)的一項(xiàng)重要任務(wù)。二水平南三區(qū)回風(fēng)巷，該巷道位于峻德礦南部區(qū)域：該區(qū)巖（煤）層含水大，且未疏干，圍巖極不穩(wěn)定，施工過F7斷層時(shí)，我們采用了瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)、瑞米加固Ⅰ號(hào)，對(duì)破碎巖體進(jìn)行加固，保證了巖體的整體性、穩(wěn)定性。待頂板穩(wěn)定后，采用前探錨桿+29U型可縮性支架+噴碹聯(lián)合支護(hù)。采用分解巷道圍巖壓力的方法可以緩解巷幫的內(nèi)斂效果。

關(guān)鍵詞：工程軟巖；地質(zhì)軟巖；垂直應(yīng)力；水平應(yīng)力

峻德煤礦位于龍煤集團(tuán)鶴崗分公司井田的南端，于1975年8月1日動(dòng)工興建，1981年11月移交生產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬噸/年，通過礦井技術(shù)改擴(kuò)建，2010年生產(chǎn)原煤達(dá)267萬噸/年。井田南北走向5.6公里，傾斜3.6公里，面積20.16平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量4.07億噸，可采儲(chǔ)量2.6億噸，煤系地層含可采煤層23層，總厚度51.37米，開拓方式為立井多水平分區(qū)布置。

一、軟巖的定義

作為軟巖的定義，即能抽象出軟巖的本質(zhì)特征，又反應(yīng)出軟巖的實(shí)質(zhì)性規(guī)律。何滿朝教授在研究前人關(guān)于軟巖概念的基礎(chǔ)上，提出了新的軟巖概念和分類體系，將軟巖分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖二種。地質(zhì)軟巖指強(qiáng)度低、空隙度大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割及風(fēng)化影響顯著或含有大量膨脹性黏土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類巖石多為泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質(zhì)礦巖，是天然形成的復(fù)雜地質(zhì)介質(zhì)。工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體。工程巖體是軟巖工程研究的主要對(duì)象，是巷道開挖擾動(dòng)影響范圍之內(nèi)的巖體，包括巖塊、結(jié)構(gòu)面及其空間組合特征。

工程軟巖和地質(zhì)軟巖的關(guān)系：當(dāng)工程荷載相對(duì)于地質(zhì)軟巖（如泥頁巖）的強(qiáng)度足夠小時(shí)，地質(zhì)軟巖不產(chǎn)生軟巖顯著塑性變形力學(xué)特征，即不作為工程軟巖，只有在工程力作用下發(fā)生顯著變形的地質(zhì)軟巖，才作為工程軟巖；在大深度、高應(yīng)力作用下，部分地質(zhì)硬巖（如泥質(zhì)膠結(jié)砂巖等）也呈現(xiàn)了顯著變形特征，則應(yīng)視其為工程軟巖。

二、軟巖巷道支護(hù)原理

由于軟巖巷道的圍巖進(jìn)入塑性狀態(tài)，它已喪失部分支承能力。圍巖變形過程中，其巨大的塑性能必須以某種形式釋放出來。軟巖巷道的支護(hù)原理可以用以下公式來表示：

（1）若PD達(dá)到最大，則圍巖自身的承載能力PR會(huì)顯著降低。

（2）若使圍巖的自身承載能力達(dá)到最大，則PD就必須降低，這就需要巷道支護(hù)提供很大的支護(hù)阻力PS。這樣才能減少圍巖的變形。

要同時(shí)滿足PD保持最合理與PR保持最大，而巷道支護(hù)阻力又足以維持巷道的穩(wěn)定，關(guān)鍵是選擇合理的壓力釋放時(shí)間及支護(hù)時(shí)間。

軟巖易風(fēng)化、遇水潮解，風(fēng)化和潮解可使圍巖膨脹變形，但這易變形多數(shù)條件下表現(xiàn)得并不突出。圍巖變形形態(tài)分析我們認(rèn)識(shí)到，巖層的層向運(yùn)動(dòng)引起隊(duì)巷道的破壞要遠(yuǎn)大于巖層膨脹和風(fēng)化潮解等因素引起的破壞。

三、軟巖巷道施工工程概況實(shí)例

（一）隨著礦井開采深度的延深，軟巖巷道的施工增多，為解決頂板支護(hù)問題，我們成功總結(jié)了軟巖巷道頂板支護(hù)方法—超前支護(hù)+錨索網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。

（1）首先在冒落處的浮巖上部向前進(jìn)方向打穿楔，然后在穿楔上鋪一層不可燃物編織袋，將冒落空間與掘進(jìn)巷道隔離開，防止化學(xué)材料流入巷道。再在冒落區(qū)邊緣向后2米處向冒落空間頂部打一個(gè)φ45mm的注漿孔與冒落空間頂部貫通。最后將注漿管插入至冒落空間頂部，通過專用灰漿泵將瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)注入冒頂空間。瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)在冒落空間內(nèi)快速發(fā)泡堆積并短時(shí)間內(nèi)凝固，達(dá)到充填冒頂區(qū)的目的。

要點(diǎn)：要根據(jù)冒落空間的大小和形態(tài)確定注漿孔的數(shù)量和布置形式以達(dá)到良好的充填效果；瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)的水灰比為1：1，要嚴(yán)格控制其比例，保證發(fā)泡率、凝固時(shí)間 和凝固后強(qiáng)度；其凝固強(qiáng)度在0.2-0.4MPa；每立方米使用該材料80-100公斤；凝結(jié)時(shí)間為50-70秒。

（2）為保證在繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)安全施工不發(fā)生冒頂事故，我們使用了瑞米加固Ⅰ號(hào)對(duì)待掘巖體及其圍巖進(jìn)行加固。首先延巷道輪廓線，呈與巷道輪廓線法線方向60度向待掘巖體布置4米深鉆孔。然后使用專用風(fēng)動(dòng)注漿泵和混合槍向巖體注入瑞米加固Ⅰ號(hào)，瑞米加固Ⅰ號(hào)注入破碎巖體后發(fā)生反應(yīng)，凝固生成高強(qiáng)度樹脂材料將破碎巖體膠結(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎巖體的膠結(jié)加固作用，使破碎巖體形成整體完整的巖體。

要點(diǎn)：使用瑞米加固Ⅰ號(hào)加固巖體配合超前錨桿技術(shù)是順利通過斷層破碎帶的關(guān)鍵；瑞米加固Ⅰ號(hào)增強(qiáng)了圍巖的粘結(jié)力、固結(jié)圍巖并提高了圍巖的穩(wěn)定性和承載能力。其抗壓強(qiáng)度大于50MPa、粘結(jié)強(qiáng)度大于4MPa，足以滿足施工需要。

要點(diǎn)：架棚時(shí)必須保證施工質(zhì)量，噴碹時(shí)要噴嚴(yán)，防止圍巖風(fēng)化，前探錨桿間距0.15m，控制頂板防止冒落。

3、施工效果：

巷道施工20天后，巷道兩幫由底板至巷幫1.5m高度出現(xiàn)縮進(jìn)約0.3m，底鼓0.15m現(xiàn)象，經(jīng)施工人員研究決定：待巷道圍巖穩(wěn)定后對(duì)變形巷道采用重新開幫、拉底備29U型可縮支架+噴碹進(jìn)行支護(hù)，以便保證巷道使用年限和施工安全。

四、巷道變形破壞原因分析

1、圍巖性質(zhì)的影響

由于巷道在F7斷層破碎帶中施工，巖石層節(jié)理裂隙發(fā)育，膠結(jié)程度低，軟巖弱面夾層和泥化夾層十分發(fā)育，具有各向異性的特點(diǎn)，并且空隙率大，具有塑性和流變性，導(dǎo)致巷道變形量大，自穩(wěn)時(shí)間短。

2、水文地質(zhì)條件影響

由于圍巖中含有蒙脫石，遇水膨脹、崩解、泥化和流變，這種吸水軟化過程將導(dǎo)致圍巖的自撐力大大降低，從而引起巷道變形破壞。

3、地壓作用的影響

巷道施工時(shí)，圍巖由地質(zhì)軟巖向工程軟巖轉(zhuǎn)變，巷道圍巖即受由上覆巖層的重量形成的垂直應(yīng)力的作用，也受由于開掘巷道而使應(yīng)力重新分布形成的水平應(yīng)力的作用，在二者的共同作用下，當(dāng)巖石流變性能超過其抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，巷道兩幫會(huì)發(fā)生內(nèi)斂，頂板會(huì)下沉冒頂，地板會(huì)發(fā)生豎向裂隙，發(fā)生底鼓。endprint

4、施工質(zhì)量因素的影響

⑴爆破掘進(jìn)中錯(cuò)誤操作，如多打眼，少裝藥的原則沒有得到實(shí)施，導(dǎo)致巷道圍巖被破壞，圍巖自身的支承能力大大降低。

⑵架棚施工中時(shí)，鎖棚腿的錨桿質(zhì)量不合格。

⑶噴厚不均，局部噴體太薄弱，首先破壞，導(dǎo)致巷道支護(hù)的失效。

⑷巷道成型不好。

5、放炮對(duì)巷道的影響

爆破產(chǎn)生的爆轟對(duì)圍巖支護(hù)體產(chǎn)生震動(dòng)沖擊作用，當(dāng)巷道支護(hù)體承載接近極限時(shí)，經(jīng)多次震動(dòng)沖擊，使本來顯得較為脆弱的支護(hù)體迅速破壞，巷道變形失修。

a）解決巷道兩幫內(nèi)斂的探討方法

1.通過觀察巷道變形過程，采用分解巷道圍巖壓力的方法可以緩解巷幫的內(nèi)斂效果。分析巷道圍巖壓力分布是一種應(yīng)力解放和重新分布的過程。如果采用一定的技術(shù)手段，允許圍巖有一定的變形，就會(huì)導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，形成多個(gè)塑性變形區(qū)，使集中的彈性應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深處，而作用在之護(hù)體上的壓力就會(huì)減少，從而保護(hù)了之護(hù)體，保證其發(fā)揮支護(hù)作用。

2.施工方法

如圖所示，巷道施工時(shí)，巷寬3.4米，按1.5倍計(jì)算巷道松動(dòng)圈為5m，在巷道每側(cè)打設(shè)長度為5m的鉆孔Ⅰ、Ⅱ，鉆孔φ40，排距1m，間距布置如圖所示：底板上0.3米、Ⅰ、Ⅱ鉆孔間距0.5米，在巷道底板兩側(cè)分別打注2根長錨桿，錨桿度2m。端頭錨固。

通過施工使巷道兩幫內(nèi)形成多個(gè)塑性變形區(qū)5，從而減少了彈性應(yīng)力4，使巷幫變形壓力速度釋放緩慢，變形量變小，底部錨桿有效控制底鼓現(xiàn)象，鉆孔有效控制了內(nèi)斂現(xiàn)象，保證了施工安全。

選擇合理的軟巖支護(hù)是巷道施工中重要技術(shù)手段，是保證施工安全的基礎(chǔ)，減少開挖后的巷道空間對(duì)支護(hù)的壓力，及時(shí)采取的一些技術(shù)手段，是保證軟巖支護(hù)的必要條件。施工中加固破碎巖體和提高支護(hù)阻力，較小巷道的圍巖壓力是我們研究軟巖支護(hù)的重要課題，技術(shù)設(shè)計(jì)合理可以避免軟巖巷道的多次翻修，實(shí)現(xiàn)支護(hù)一次到位。峻德煤礦位于龍煤集團(tuán)鶴崗分公司井田的南端，于1975年8月1日動(dòng)工興建，1981年11月移交生產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬噸/年，通過礦井技術(shù)改擴(kuò)建，2010年生產(chǎn)原煤達(dá)267萬噸/年。井田南北走向5.6公里，傾斜3.6公里，面積20.16平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量4.07億噸，可采儲(chǔ)量2.6億噸，煤系地層含可采煤層23層，總厚度51.37米，開拓方式為立井多水平分區(qū)布置。

本礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層多。巖石多為碳質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖、細(xì)砂巖和粗砂巖，而且含水量較大，煤層多為25°—35°的傾斜煤層，現(xiàn)已采至-250標(biāo)高。隨著礦井開采深度的不斷加深，我礦的開拓延深工程均向-500水平轉(zhuǎn)移。深部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，各類巖石隨著地壓的增大，圍巖的不穩(wěn)定，強(qiáng)度逐步降低，巖體逐漸進(jìn)入軟巖狀態(tài)。巷道的施工與維護(hù)越來越困難，研究其治理方法，是當(dāng)前支護(hù)的一項(xiàng)重要任務(wù)。通過對(duì)軟巖的理論、實(shí)踐研究，我們成功掌握了一些軟巖巷道施工方法。

一、軟巖的定義

作為軟巖的定義，即能抽象出軟巖的本質(zhì)特征，又反應(yīng)出軟巖的實(shí)質(zhì)性規(guī)律。何滿朝教授在研究前人關(guān)于軟巖概念的基礎(chǔ)上，提出了新的軟巖概念和分類體系，將軟巖分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖二種。地質(zhì)軟巖指強(qiáng)度低、空隙度大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割及風(fēng)化影響顯著或含有大量膨脹性黏土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類巖石多為泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質(zhì)礦巖，是天然形成的復(fù)雜地質(zhì)介質(zhì)。工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體。工程巖體是軟巖工程研究的主要對(duì)象，是巷道開挖擾動(dòng)影響范圍之內(nèi)的巖體，包括巖塊、結(jié)構(gòu)面及其空間組合特征。

工程軟巖和地質(zhì)軟巖的關(guān)系：當(dāng)工程荷載相對(duì)于地質(zhì)軟巖（如泥頁巖）的強(qiáng)度足夠小時(shí)，地質(zhì)軟巖不產(chǎn)生軟巖顯著塑性變形力學(xué)特征，即不作為工程軟巖，只有在工程力作用下發(fā)生顯著變形的地質(zhì)軟巖，才作為工程軟巖；在大深度、高應(yīng)力作用下，部分地質(zhì)硬巖（如泥質(zhì)膠結(jié)砂巖等）也呈現(xiàn)了顯著變形特征，則應(yīng)視其為工程軟巖。

二、軟巖巷道支護(hù)原理

由于軟巖巷道的圍巖進(jìn)入塑性狀態(tài)，它已喪失部分支承能力。圍巖變形過程中，其巨大的塑性能必須以某種形式釋放出來。軟巖巷道的支護(hù)原理可以用以下公式來表示：

（2）若使圍巖的自身承載能力達(dá)到最大，則PD就必須降低，這就需要巷道支護(hù)提供很大的支護(hù)阻力PS。這樣才能減少圍巖的變形。

要同時(shí)滿足PD保持最合理與PR保持最大，而巷道支護(hù)阻力又足以維持巷道的穩(wěn)定，關(guān)鍵是選擇合理的壓力釋放時(shí)間及支護(hù)時(shí)間。

軟巖易風(fēng)化、遇水潮解，風(fēng)化和潮解可使圍巖膨脹變形，但這易變形多數(shù)條件下表現(xiàn)得并不突出。圍巖變形形態(tài)分析我們認(rèn)識(shí)到，巖層的層向運(yùn)動(dòng)引起隊(duì)巷道的破壞要遠(yuǎn)大于巖層膨脹和風(fēng)化潮解等因素引起的破壞。

三、軟巖巷道施工工程概況實(shí)例

（一）隨著礦井開采深度的延深，軟巖巷道的施工增多，為解決頂板支護(hù)問題，我們成功總結(jié)了軟巖巷道頂板支護(hù)方法—超前支護(hù)+錨索網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。

1.超前支護(hù)：場子頭從拱基線向上打一排超前錨桿，與水平方向成+5?，錨桿間排距0.2m，外露長度0.5m，錨固長度1.00m，錨桿的另一端放在托梁上（托梁采用12工字鋼，長0.8m，作為超前支護(hù)錨桿的托梁），超前支護(hù)采用直徑20mm的左螺旋無縱筋螺紋鋼，長度2.5m。

1、施工方法：

施工過F7斷層時(shí)，斷層有裂隙0.3米，圍巖破碎，出現(xiàn)0.5米抽頂現(xiàn)象。我們采用了北京瑞琪米諾樺公司生產(chǎn)的瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)（該材料為無機(jī)粉料，發(fā)泡率高，阻燃，能承受一定的變形），對(duì)冒落空間進(jìn)行充填，達(dá)到了良好的充填效果。在繼續(xù)掘進(jìn)中使用瑞米加固Ⅰ號(hào)（該材料高粘結(jié)強(qiáng)度，發(fā)泡膨脹，遇水反應(yīng)），對(duì)破碎巖體進(jìn)行加固，保證了巖體的整體性、穩(wěn)定性。待頂板穩(wěn)定后，采用前探錨桿+29U型可縮性支架+噴碹聯(lián)合支護(hù)。endprint

2、具體施工技術(shù)要求

（1）首先在冒落處的浮巖上部向前進(jìn)方向打穿楔，然后在穿楔上鋪一層不可燃物編織袋，將冒落空間與掘進(jìn)巷道隔離開，防止化學(xué)材料流入巷道。再在冒落區(qū)邊緣向后2米處向冒落空間頂部打一個(gè)φ45mm的注漿孔與冒落空間頂部貫通。最后將注漿管插入至冒落空間頂部，通過專用灰漿泵將瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)注入冒頂空間。瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)在冒落空間內(nèi)快速發(fā)泡堆積并短時(shí)間內(nèi)凝固，達(dá)到充填冒頂區(qū)的目的。

要點(diǎn)：要根據(jù)冒落空間的大小和形態(tài)確定注漿孔的數(shù)量和布置形式以達(dá)到良好的充填效果；瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)的水灰比為1：1，要嚴(yán)格控制其比例，保證發(fā)泡率、凝固時(shí)間 和凝固后強(qiáng)度；其凝固強(qiáng)度在0.2-0.4MPa；每立方米使用該材料80-100公斤；凝結(jié)時(shí)間為50-70秒。

（2）為保證在繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)安全施工不發(fā)生冒頂事故，我們使用了瑞米加固Ⅰ號(hào)對(duì)待掘巖體及其圍巖進(jìn)行加固。首先延巷道輪廓線，呈與巷道輪廓線法線方向60度向待掘巖體布置4米深鉆孔。然后使用專用風(fēng)動(dòng)注漿泵和混合槍向巖體注入瑞米加固Ⅰ號(hào)，瑞米加固Ⅰ號(hào)注入破碎巖體后發(fā)生反應(yīng)，凝固生成高強(qiáng)度樹脂材料將破碎巖體膠結(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎巖體的膠結(jié)加固作用，使破碎巖體形成整體完整的巖體。

要點(diǎn)：使用瑞米加固Ⅰ號(hào)加固巖體配合超前錨桿技術(shù)是順利通過斷層破碎帶的關(guān)鍵；瑞米加固Ⅰ號(hào)增強(qiáng)了圍巖的粘結(jié)力、固結(jié)圍巖并提高了圍巖的穩(wěn)定性和承載能力。其抗壓強(qiáng)度大于50MPa、粘結(jié)強(qiáng)度大于4MPa，足以滿足施工需要。

要點(diǎn)：架棚時(shí)必須保證施工質(zhì)量，噴碹時(shí)要噴嚴(yán)，防止圍巖風(fēng)化，前探錨桿間距0.15m，控制頂板防止冒落。

3、施工效果：

巷道施工20天后，巷道兩幫由底板至巷幫1.5m高度出現(xiàn)縮進(jìn)約0.3m，底鼓0.15m現(xiàn)象，經(jīng)施工人員研究決定：待巷道圍巖穩(wěn)定后對(duì)變形巷道采用重新開幫、拉底備29U型可縮支架+噴碹進(jìn)行支護(hù)，以便保證巷道使用年限和施工安全。

四、巷道變形破壞原因分析

1、圍巖性質(zhì)的影響

由于巷道在F7斷層破碎帶中施工，巖石層節(jié)理裂隙發(fā)育，膠結(jié)程度低，軟巖弱面夾層和泥化夾層十分發(fā)育，具有各向異性的特點(diǎn)，并且空隙率大，具有塑性和流變性，導(dǎo)致巷道變形量大，自穩(wěn)時(shí)間短。

2、水文地質(zhì)條件影響

由于圍巖中含有蒙脫石，遇水膨脹、崩解、泥化和流變，這種吸水軟化過程將導(dǎo)致圍巖的自撐力大大降低，從而引起巷道變形破壞。

3、地壓作用的影響

巷道施工時(shí)，圍巖由地質(zhì)軟巖向工程軟巖轉(zhuǎn)變，巷道圍巖即受由上覆巖層的重量形成的垂直應(yīng)力的作用，也受由于開掘巷道而使應(yīng)力重新分布形成的水平應(yīng)力的作用，在二者的共同作用下，當(dāng)巖石流變性能超過其抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，巷道兩幫會(huì)發(fā)生內(nèi)斂，頂板會(huì)下沉冒頂，地板會(huì)發(fā)生豎向裂隙，發(fā)生底鼓。

4、施工質(zhì)量因素的影響

⑴爆破掘進(jìn)中錯(cuò)誤操作，如多打眼，少裝藥的原則沒有得到實(shí)施，導(dǎo)致巷道圍巖被破壞，圍巖自身的支承能力大大降低。

⑵架棚施工中時(shí)，鎖棚腿的錨桿質(zhì)量不合格。

⑶噴厚不均，局部噴體太薄弱，首先破壞，導(dǎo)致巷道支護(hù)的失效。

⑷巷道成型不好。

5、放炮對(duì)巷道的影響

爆破產(chǎn)生的爆轟對(duì)圍巖支護(hù)體產(chǎn)生震動(dòng)沖擊作用，當(dāng)巷道支護(hù)體承載接近極限時(shí)，經(jīng)多次震動(dòng)沖擊，使本來顯得較為脆弱的支護(hù)體迅速破壞，巷道變形失修。

a）解決巷道兩幫內(nèi)斂的探討方法

1.通過觀察巷道變形過程，采用分解巷道圍巖壓力的方法可以緩解巷幫的內(nèi)斂效果。分析巷道圍巖壓力分布是一種應(yīng)力解放和重新分布的過程。如果采用一定的技術(shù)手段，允許圍巖有一定的變形，就會(huì)導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，形成多個(gè)塑性變形區(qū)，使集中的彈性應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深處，而作用在之護(hù)體上的壓力就會(huì)減少，從而保護(hù)了之護(hù)體，保證其發(fā)揮支護(hù)作用。

2.施工方法

選擇合理的軟巖支護(hù)是巷道施工中重要技術(shù)手段，是保證施工安全的基礎(chǔ)，減少開挖后的巷道空間對(duì)支護(hù)的壓力，及時(shí)采取的一些技術(shù)手段，是保證軟巖支護(hù)的必要條件。施工中加固破碎巖體和提高支護(hù)阻力，較小巷道的圍巖壓力是我們研究軟巖支護(hù)的重要課題，技術(shù)設(shè)計(jì)合理可以避免軟巖巷道的多次翻修，實(shí)現(xiàn)支護(hù)一次到位。endprint

2、具體施工技術(shù)要求

（1）首先在冒落處的浮巖上部向前進(jìn)方向打穿楔，然后在穿楔上鋪一層不可燃物編織袋，將冒落空間與掘進(jìn)巷道隔離開，防止化學(xué)材料流入巷道。再在冒落區(qū)邊緣向后2米處向冒落空間頂部打一個(gè)φ45mm的注漿孔與冒落空間頂部貫通。最后將注漿管插入至冒落空間頂部，通過專用灰漿泵將瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)注入冒頂空間。瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)在冒落空間內(nèi)快速發(fā)泡堆積并短時(shí)間內(nèi)凝固，達(dá)到充填冒頂區(qū)的目的。

要點(diǎn)：要根據(jù)冒落空間的大小和形態(tài)確定注漿孔的數(shù)量和布置形式以達(dá)到良好的充填效果；瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)的水灰比為1：1，要嚴(yán)格控制其比例，保證發(fā)泡率、凝固時(shí)間 和凝固后強(qiáng)度；其凝固強(qiáng)度在0.2-0.4MPa；每立方米使用該材料80-100公斤；凝結(jié)時(shí)間為50-70秒。

（2）為保證在繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)安全施工不發(fā)生冒頂事故，我們使用了瑞米加固Ⅰ號(hào)對(duì)待掘巖體及其圍巖進(jìn)行加固。首先延巷道輪廓線，呈與巷道輪廓線法線方向60度向待掘巖體布置4米深鉆孔。然后使用專用風(fēng)動(dòng)注漿泵和混合槍向巖體注入瑞米加固Ⅰ號(hào)，瑞米加固Ⅰ號(hào)注入破碎巖體后發(fā)生反應(yīng)，凝固生成高強(qiáng)度樹脂材料將破碎巖體膠結(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎巖體的膠結(jié)加固作用，使破碎巖體形成整體完整的巖體。

要點(diǎn)：使用瑞米加固Ⅰ號(hào)加固巖體配合超前錨桿技術(shù)是順利通過斷層破碎帶的關(guān)鍵；瑞米加固Ⅰ號(hào)增強(qiáng)了圍巖的粘結(jié)力、固結(jié)圍巖并提高了圍巖的穩(wěn)定性和承載能力。其抗壓強(qiáng)度大于50MPa、粘結(jié)強(qiáng)度大于4MPa，足以滿足施工需要。

要點(diǎn)：架棚時(shí)必須保證施工質(zhì)量，噴碹時(shí)要噴嚴(yán)，防止圍巖風(fēng)化，前探錨桿間距0.15m，控制頂板防止冒落。

3、施工效果：

巷道施工20天后，巷道兩幫由底板至巷幫1.5m高度出現(xiàn)縮進(jìn)約0.3m，底鼓0.15m現(xiàn)象，經(jīng)施工人員研究決定：待巷道圍巖穩(wěn)定后對(duì)變形巷道采用重新開幫、拉底備29U型可縮支架+噴碹進(jìn)行支護(hù)，以便保證巷道使用年限和施工安全。

四、巷道變形破壞原因分析

1、圍巖性質(zhì)的影響

由于巷道在F7斷層破碎帶中施工，巖石層節(jié)理裂隙發(fā)育，膠結(jié)程度低，軟巖弱面夾層和泥化夾層十分發(fā)育，具有各向異性的特點(diǎn)，并且空隙率大，具有塑性和流變性，導(dǎo)致巷道變形量大，自穩(wěn)時(shí)間短。

2、水文地質(zhì)條件影響

由于圍巖中含有蒙脫石，遇水膨脹、崩解、泥化和流變，這種吸水軟化過程將導(dǎo)致圍巖的自撐力大大降低，從而引起巷道變形破壞。

3、地壓作用的影響

巷道施工時(shí)，圍巖由地質(zhì)軟巖向工程軟巖轉(zhuǎn)變，巷道圍巖即受由上覆巖層的重量形成的垂直應(yīng)力的作用，也受由于開掘巷道而使應(yīng)力重新分布形成的水平應(yīng)力的作用，在二者的共同作用下，當(dāng)巖石流變性能超過其抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，巷道兩幫會(huì)發(fā)生內(nèi)斂，頂板會(huì)下沉冒頂，地板會(huì)發(fā)生豎向裂隙，發(fā)生底鼓。

4、施工質(zhì)量因素的影響

⑴爆破掘進(jìn)中錯(cuò)誤操作，如多打眼，少裝藥的原則沒有得到實(shí)施，導(dǎo)致巷道圍巖被破壞，圍巖自身的支承能力大大降低。

⑵架棚施工中時(shí)，鎖棚腿的錨桿質(zhì)量不合格。

⑶噴厚不均，局部噴體太薄弱，首先破壞，導(dǎo)致巷道支護(hù)的失效。

⑷巷道成型不好。

5、放炮對(duì)巷道的影響

爆破產(chǎn)生的爆轟對(duì)圍巖支護(hù)體產(chǎn)生震動(dòng)沖擊作用，當(dāng)巷道支護(hù)體承載接近極限時(shí)，經(jīng)多次震動(dòng)沖擊，使本來顯得較為脆弱的支護(hù)體迅速破壞，巷道變形失修。

a）解決巷道兩幫內(nèi)斂的探討方法

1.通過觀察巷道變形過程，采用分解巷道圍巖壓力的方法可以緩解巷幫的內(nèi)斂效果。分析巷道圍巖壓力分布是一種應(yīng)力解放和重新分布的過程。如果采用一定的技術(shù)手段，允許圍巖有一定的變形，就會(huì)導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，形成多個(gè)塑性變形區(qū)，使集中的彈性應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深處，而作用在之護(hù)體上的壓力就會(huì)減少，從而保護(hù)了之護(hù)體，保證其發(fā)揮支護(hù)作用。

2.施工方法

選擇合理的軟巖支護(hù)是巷道施工中重要技術(shù)手段，是保證施工安全的基礎(chǔ)，減少開挖后的巷道空間對(duì)支護(hù)的壓力，及時(shí)采取的一些技術(shù)手段，是保證軟巖支護(hù)的必要條件。施工中加固破碎巖體和提高支護(hù)阻力，較小巷道的圍巖壓力是我們研究軟巖支護(hù)的重要課題，技術(shù)設(shè)計(jì)合理可以避免軟巖巷道的多次翻修，實(shí)現(xiàn)支護(hù)一次到位。endprint

2、具體施工技術(shù)要求

（1）首先在冒落處的浮巖上部向前進(jìn)方向打穿楔，然后在穿楔上鋪一層不可燃物編織袋，將冒落空間與掘進(jìn)巷道隔離開，防止化學(xué)材料流入巷道。再在冒落區(qū)邊緣向后2米處向冒落空間頂部打一個(gè)φ45mm的注漿孔與冒落空間頂部貫通。最后將注漿管插入至冒落空間頂部，通過專用灰漿泵將瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)注入冒頂空間。瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)在冒落空間內(nèi)快速發(fā)泡堆積并短時(shí)間內(nèi)凝固，達(dá)到充填冒頂區(qū)的目的。

要點(diǎn)：要根據(jù)冒落空間的大小和形態(tài)確定注漿孔的數(shù)量和布置形式以達(dá)到良好的充填效果；瑞米充填/密封Ⅲ號(hào)的水灰比為1：1，要嚴(yán)格控制其比例，保證發(fā)泡率、凝固時(shí)間 和凝固后強(qiáng)度；其凝固強(qiáng)度在0.2-0.4MPa；每立方米使用該材料80-100公斤；凝結(jié)時(shí)間為50-70秒。

（2）為保證在繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)安全施工不發(fā)生冒頂事故，我們使用了瑞米加固Ⅰ號(hào)對(duì)待掘巖體及其圍巖進(jìn)行加固。首先延巷道輪廓線，呈與巷道輪廓線法線方向60度向待掘巖體布置4米深鉆孔。然后使用專用風(fēng)動(dòng)注漿泵和混合槍向巖體注入瑞米加固Ⅰ號(hào)，瑞米加固Ⅰ號(hào)注入破碎巖體后發(fā)生反應(yīng)，凝固生成高強(qiáng)度樹脂材料將破碎巖體膠結(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎巖體的膠結(jié)加固作用，使破碎巖體形成整體完整的巖體。

要點(diǎn)：使用瑞米加固Ⅰ號(hào)加固巖體配合超前錨桿技術(shù)是順利通過斷層破碎帶的關(guān)鍵；瑞米加固Ⅰ號(hào)增強(qiáng)了圍巖的粘結(jié)力、固結(jié)圍巖并提高了圍巖的穩(wěn)定性和承載能力。其抗壓強(qiáng)度大于50MPa、粘結(jié)強(qiáng)度大于4MPa，足以滿足施工需要。

要點(diǎn)：架棚時(shí)必須保證施工質(zhì)量，噴碹時(shí)要噴嚴(yán)，防止圍巖風(fēng)化，前探錨桿間距0.15m，控制頂板防止冒落。

3、施工效果：

巷道施工20天后，巷道兩幫由底板至巷幫1.5m高度出現(xiàn)縮進(jìn)約0.3m，底鼓0.15m現(xiàn)象，經(jīng)施工人員研究決定：待巷道圍巖穩(wěn)定后對(duì)變形巷道采用重新開幫、拉底備29U型可縮支架+噴碹進(jìn)行支護(hù)，以便保證巷道使用年限和施工安全。

四、巷道變形破壞原因分析

1、圍巖性質(zhì)的影響

由于巷道在F7斷層破碎帶中施工，巖石層節(jié)理裂隙發(fā)育，膠結(jié)程度低，軟巖弱面夾層和泥化夾層十分發(fā)育，具有各向異性的特點(diǎn)，并且空隙率大，具有塑性和流變性，導(dǎo)致巷道變形量大，自穩(wěn)時(shí)間短。

2、水文地質(zhì)條件影響

由于圍巖中含有蒙脫石，遇水膨脹、崩解、泥化和流變，這種吸水軟化過程將導(dǎo)致圍巖的自撐力大大降低，從而引起巷道變形破壞。

3、地壓作用的影響

巷道施工時(shí)，圍巖由地質(zhì)軟巖向工程軟巖轉(zhuǎn)變，巷道圍巖即受由上覆巖層的重量形成的垂直應(yīng)力的作用，也受由于開掘巷道而使應(yīng)力重新分布形成的水平應(yīng)力的作用，在二者的共同作用下，當(dāng)巖石流變性能超過其抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，巷道兩幫會(huì)發(fā)生內(nèi)斂，頂板會(huì)下沉冒頂，地板會(huì)發(fā)生豎向裂隙，發(fā)生底鼓。

4、施工質(zhì)量因素的影響

⑴爆破掘進(jìn)中錯(cuò)誤操作，如多打眼，少裝藥的原則沒有得到實(shí)施，導(dǎo)致巷道圍巖被破壞，圍巖自身的支承能力大大降低。

⑵架棚施工中時(shí)，鎖棚腿的錨桿質(zhì)量不合格。

⑶噴厚不均，局部噴體太薄弱，首先破壞，導(dǎo)致巷道支護(hù)的失效。

⑷巷道成型不好。

5、放炮對(duì)巷道的影響

爆破產(chǎn)生的爆轟對(duì)圍巖支護(hù)體產(chǎn)生震動(dòng)沖擊作用，當(dāng)巷道支護(hù)體承載接近極限時(shí)，經(jīng)多次震動(dòng)沖擊，使本來顯得較為脆弱的支護(hù)體迅速破壞，巷道變形失修。

a）解決巷道兩幫內(nèi)斂的探討方法

1.通過觀察巷道變形過程，采用分解巷道圍巖壓力的方法可以緩解巷幫的內(nèi)斂效果。分析巷道圍巖壓力分布是一種應(yīng)力解放和重新分布的過程。如果采用一定的技術(shù)手段，允許圍巖有一定的變形，就會(huì)導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重新分布，形成多個(gè)塑性變形區(qū)，使集中的彈性應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深處，而作用在之護(hù)體上的壓力就會(huì)減少，從而保護(hù)了之護(hù)體，保證其發(fā)揮支護(hù)作用。

2.施工方法

選擇合理的軟巖支護(hù)是巷道施工中重要技術(shù)手段，是保證施工安全的基礎(chǔ)，減少開挖后的巷道空間對(duì)支護(hù)的壓力，及時(shí)采取的一些技術(shù)手段，是保證軟巖支護(hù)的必要條件。施工中加固破碎巖體和提高支護(hù)阻力，較小巷道的圍巖壓力是我們研究軟巖支護(hù)的重要課題，技術(shù)設(shè)計(jì)合理可以避免軟巖巷道的多次翻修，實(shí)現(xiàn)支護(hù)一次到位。endprint