松软破碎岩层巷道反悬拱底臌治理的探索

梁苗+王富强+王辉

摘 要：本文针对松软破碎岩层巷道的底臌治理，提出了采用反悬拱的治理方法。在松软破碎岩层巷道的浅部底板采用注浆锚杆定位注浆加固形成向下承载反底拱，然后再将反底拱利用注浆锚索向下悬吊在深部稳定岩层上并注浆加固，形成反悬拱向下承载支护形式控制巷道底臌。

关键词：松软破碎岩层；反悬拱；底臌

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0151-01

1 概述

石草台煤矿二水平变电所等大断面硐室采用导硐施工法，小断面掘进后刷大至设计断面，通过现场勘察、围岩松动圈测试、初步矿压观测和巷道矿压显现分析，主要存在以下问题：巷道属于深部开挖，受地应力影响显著，区域构造应力复杂；巷道围岩呈现松软破碎特点，开挖后碎裂破坏严重；施工后支护结构与围岩变形耦合差；现场围岩松动圈测试结果松动圈在1.7m～2.2m，属于大松动圈，该区域巷道布置密集存在支承压力叠加的情况。

2 底臌治理方案设计原则

鉴于石草台深部松软破碎岩层巷道围岩变形大，巷道周围岩体同时受压和持续变形等特征。需改善围岩的力学性质和应力分布状态，提高围岩的自稳能力，提高支护结构的初撑力，重视对巷道底板围岩的及时封闭。松软破碎岩层巷道支护原则中的关键点是，改善围岩力学性质，发挥围岩的自稳能力。综上所述，针对石草台深部松软破碎岩层巷道底臌控制，要遵循以下几方面原则：（1）维护和保持围岩的残余强度；（2）改善不稳定岩层的应力状态；（3）充分发挥支护结构和围岩的整体承载能力。

3 底臌治理设计思路及方案

本支护设计的思路是采用表面封闭围岩、锚注加固围岩、应力深部转移相结合的方法治理底臌。（1）采用注浆锚杆对底板浅部碎裂围岩锚固；（2）通过注浆锚杆对底板浅部注浆，加固碎裂底板，封闭底板表面围岩，在硐室底板形成向下的拱形承载结构；（3）应用注浆锚索将浅部承载拱锚固到深部稳定岩层，利用深部锚固点限制浅部底板变形，同时应力向岩层深部转移，在硐室的底板形成反向悬吊的组合拱结构与浅部岩层共同形成承载体系抑制底臌。

底臌治理支护设计方案如下：如图1。

注浆锚杆：j32×2500mm中空高强注浆锚杆，间排距3000×3000mm，每排布置3根。

注浆锚索：j30×5000mm中空注浆锚索，间排距3000×3000mm，每排布置2根。纵向相邻锚索用梯子梁连接。

4 FLAC3D数值模拟

为了检验底鼓治理方案的支护效果，根据石草台煤矿二水平变电所等巷道的围岩物理力学参数采用FLAC3D软件进行了数值模拟验证。根据数值模拟结果分析，如图2所示，底板岩层加固后稳定性和整体性有了很大改善。从底板注浆锚索、锚杆的受力情况可以看出，注浆锚杆注浆锚索都处于受拉应力的状态下，注浆锚索、锚杆起到了阻止底板围岩向上拱起的作用，受力均匀支护效果明显，在控制底臌方面发挥了良好的作用。

5 结语

根据石草台深部松軟破碎岩层巷道底鼓治理方式来看，改善不稳定岩层受力状态的原则，提高底板围岩的整体性和整体承载能力是控制底鼓的有效途径；锚杆支护悬吊、组合拱理论二者相结合，通过注浆方式加强浅部底板的强度同时采用锚杆支护在形成向下的拱形承载结构，将锚杆支护形成的组合拱结构利用锚索将其反向（向下）悬吊在深部稳定或未松动的岩层上，形成抵抗岩层向上鼓起的反悬拱承载结构可以有效控制巷道底臌。