深埋巷道围岩变形现场实测研究

2011-10-09穆磊

中国科技信息 2011年2期

关键词：软岩拱顶锚索

穆磊

淮北矿业（集团）有限责任公司朱仙庄煤矿安徽宿州 234111

深埋巷道围岩变形现场实测研究

穆磊

淮北矿业（集团）有限责任公司朱仙庄煤矿安徽宿州 234111

对深埋巷道围岩位移进行现场实测，获得了深埋巷道围岩表面及深部的位移变化及岩石裂隙发展情况，掌握了巷道开挖后围岩变形机理，对深埋巷道支护具有指导意义。

1、概述

伴随我国经济的高速发展，对煤炭需求量也不断增加，华东地区掀起新一轮建井、煤矿开采的高潮，但目前我国大部分煤炭资源储藏较深，其中安徽两淮、山东巨野等多个矿区煤矿开采深度均已达1000m以上，深部开采已是必然趋势。随着采煤深度的不断增加，工程地质条件也将也来越复杂，工程中出现的软岩巷道失稳已成为煤矿建设的一大难题，探讨寻求合理支护软岩巷道的方法已成为煤矿建设者们关注的技术难题。

2、巷道围岩变形监测

2.1 监测方案

为了解软岩巷道变形机理，防止巷道掘进中出现较为严重的拱顶下沉和底鼓、两帮收敛，严重时锚杆和锚索被拉断等现象，选择在某掘进断面进行巷道围岩变形监测，为解决巷道稳定问题，提出合理支护方案。

巷道埋深-900m，主要穿越地层为泥岩、细砂岩，巷道自稳能力较差。采用锚、网、喷和锚索联合支护方式，其中锚杆的直径为Φ22，长度为2.5m，间排距为800×800mm，菱形网格状网片孔尺寸为100×100mm，混凝土喷层厚度100mm，锚索直径17.8mm，长度6.5m，间排距为2400×2400mm。同时在巷道掘进后适时进行注浆，本测试巷道注浆在掘进后25天进行。测试选择在巷道拱顶、左帮、右帮分别埋设多点位移计，对深部围岩位移进行现场测试，以监测并获得5m内围岩变形特性。监测断面尺寸及元件埋设位置见图1所示，图中1#～5#表示多点位移计安装位置，每个位移计内含6个测点，深度分别为5m、4m、3m、2m、1.5m、1m。

图1 监测巷道断面尺寸及元件布置图

2.2 监测结果分析

由于巷道开挖初始，围岩变形较大，所以在元件埋设初期每天都进行了现场监测，后期围岩变形趋于稳定，测试时间间隔也逐渐延长。通过还原现场实测数据，可以获得距离巷道表面不同深度围岩随巷道掘进时间变化曲线，如图2～图6所示。

从图2～图6可以看出，不同方位的围岩变形规律近乎一致，围岩位移较大，拱顶处累计达到257mm，两帮位置较拱顶稍小，但也累计达到200mm左右。围岩在不同深度变化不一，主要体现在1.5～2.0m与3.0m～4.0m之间，这两处围岩有较大的裂隙，均属于破裂区。而在这两个区域范围之外的围岩位移差较小，可认为围岩比较完整。

同时从图2～图6可以看出，围岩位移变化曲线是一条连续曲线，所以可对变化曲线求导以获得围岩位移速率随时间变化曲线，由于各方位围岩位移变化曲线规律近乎一致，本文仅选择1#测站围岩位移变化进行分析，如图7所示。从图中可以看出，在巷道掘进初期10d之内，巷道位移快速增加，达到10～20mm/d，到掘进30天后，围岩位移逐渐趋于稳定，仅为0.2～0.5mm/d左右，可认为在注浆加固下，巷道支护开始发挥作用，约束了围岩的变形，同时改善了围岩应力状态，达到增强围岩整体强度的效果。

通过现场实测与现场注浆前后围岩位移变化对比结果来看，深埋巷道支护应采用积极主动加固形式：即以锚、网、喷、索和注浆加固相结合，该方式能明显改善破裂岩体力学特性，支护结构整体性好，承载能力高，支护效果较好。