多次返修强流变大断面硐室围岩控制技术探究及应用

1、多次返修强流变大断面碉室围岩控制技术探究及应用摘要：针对鹤壁中泰矿业有限公司部分大断面泵房碉室现 状及对巷道破坏原因进行分析和研究，通过封闭浆及壁厚注 浆合理有效的加固方案，解决受高应力及周边采空区采动破 坏下大断面泵房碉室支护难题。关键词：大断面碉室变形破坏 封闭浆 注浆 技术研究 与应用multiple repair strong rheological big section heading surroimding rock control technology research and applicationzhang qilin wu xiaofeng(henan coal chem

2、ical industry group, hebi thai mining co. , ltd. henan hebi 458, 010)abstract： based on the feature of hebi mining company of pump room heading to heading damage status and cause analysis and research, make reasonable and effective reinforcement method, solve by the high stress and the surrounding g

3、oaf under the mining failure of pump room heading support problem.keywords:big section heading deformation and failure of the closed slurry grouting technology research and application鹤壁中泰矿业有限公司大断面泵房碉室担负着矿井生 产二水平的排水、变配电任务，是矿井安全生产的咽喉部位 之一，然而受周边采空区动压及高应力的强烈作用，泵房变 形严重，虽经多次修复，但都维持不了半年，泵房及变电所 的变形仍然无法控制，导

4、致矿井每年投入大量的人力、物力, 维修费用居高不下，严重制约着矿井的高产高效生产，并给 矿井的安全生产带来了极大的隐患，为彻底解决中泰矿业大 断面泵房碉室支护问题。从保证泵房的长期支护效果出发， 进行加固技术设计，耦合支护加固方案能够有效控制泵房碉 室变形。1大断面泵房石同室破坏原因分析由于大断面泵房碉室围岩极不稳定，受周边采空区动压 及高应力地质构造影响作用，泵房全断面受压，巷道顶板下 沉、两帮向内位移量和底鼓量较大，泵房维护困难。造成泵 房严重变形破坏的主要原因有以下几个方面：1.1受周边采空区动压及高应力地质构造作用，泵房围 岩压力大大断面泵房碉室周边采空区岩石未达到稳定状态，受地 应力

5、作用采空区顶板来压将应力重新分布，促使泵房应力集 中，岩层被破坏，失去了自身的围岩承载作用与稳定性，造 成泵房围岩中的应力增加，泵房围岩体本身的抗压强度逐渐 降低，大量围岩被屈服破裂，产生变形。1. 2多次返修由于泵房受采动影响较大，我矿曾多次对大断面泵房确 室进行返修，都维持时间不长，造成围岩松动圈越来越大， 支护困难。2泵房支护现状分析我矿大断面泵房碉室现支护方式采用：锚喷+锚索+u36 型钢棚联合支护，但其支护的承载性能远没有发挥。由于周 边采空区采动后，岩层极不稳定，应力重新分布，造成大断 面泵房围岩严重破坏，锚喷及锚索无法将岩层连接成一个整 体承压体，起不到主动支护的作用。另外，从拱

6、形支护的承 载特性看，拱的承载能力较大，而两帮的承载能力较低，当 动压来时，所有压力都集中在u36型棚腿上，很容易促使支 架产生扭曲与大量位移。3大断面泵房加固技术：对泵房重新返修，采用架u36 型钢棚+封闭浆+壁后注浆施工方案根据大断面泵房现状，对泵房重新进行返修，释放高应力对泵房产生的压力，架棚支护围岩后，对扩架段全断面喷 封闭浆进行封闭围岩，然后采用壁后注浆加固技术提高岩体 的完整性，将支架与岩体耦合为一体，实现支架和围岩共同支护承载，充分发挥围岩自身与支架联合承载能力，保证泵 房长期高效实用。3. 1技术措施(1) 采用扩架u36型棚及全断面喷封闭浆。针对泵房 受压变形断面缩小实际情况

7、，采用扩架u36型棚支护围岩以 及喷封闭浆防止围岩风化技术，进一步提高围岩体本身的稳 定性，减轻支架承载围岩的负荷。(2) 采用壁后注浆加固技术提高岩体的完整性。通过 安装注浆管对扩修段进行全断面实施壁后注浆，实现破碎围 岩粘结为整体，充分发挥围岩自身承载作用，并将u36型钢 棚与注浆管以及围岩自身耦合为一体，可以很好的解决支架 的结构稳定性难题，变不稳定支架结构为稳定支架结构，提 高支架本身承载围岩的稳定性。3. 2施工工艺及参数我矿大断面泵房碉室加固技术施工工艺流程为：先扩架 u36型棚，全断面喷封闭浆，然后安装无缝注浆管对泵房实 施壁后注浆进行加固。(1)扩架u36型棚时采用风镐、手镐、

8、大锤、尖钎破 落围岩，岩石坚硬时可打眼松动爆破，人工装磴上矿车，绞 车运输。支护方式为半圆拱钢棚支护，扩修净宽5.4m,净高 为4. 3m,棚距600mm,梁与柱搭接400mm；每搭接处2付双 槽型夹板、双槽型拉杆每棚4根。上拱梁前，先找掉活歼、 聋岩，用40t链子、规格相符的马蹄环、4)20mm螺栓和3m长2寸新管子，利用杠杆原理，将顶梁托起，挑梁前，利用 塑料绳将拱梁与管子捆牢，待托够高后，用方木垫实，并用 塑料绳将管子捆牢。然后，使用超前临时支护，即：用两根 长度3m的型钢梁，分别布置在距巷道掘进方向中线 两侧各lm位置处交替迈步前移，（每根至少用两副40t的链 子和规格相符的马蹄环、直

9、径20mm螺丝与基本梁固定），托 住拱梁。前端与岩面接触。将拱梁上铺金属菱形网，且铺展 联好，背木背实，最后将帮顶护好，挖柱窝，栽柱腿。（2）安装注浆管对泵房实施壁后注浆进行加固。采用风钻打眼， 人工配料，采用2zbq-30/3型号风动注浆泵进行注浆，工作 压力最大6mpa,最大排量75l/min,该泵不仅可进行手动 无级变量注浆，而且可进行定压自动变量注浆。不仅具有单 液注浆动能，还具有1： 1双液注浆动能，浆液压力及排量 足以将围岩裂隙注满，达到围岩稳定状态。注浆管采用 4）32mm无缝钢管，l= 2.5m；钢管一端焊有1寸快速接头。注浆管每排5根，间距2.3m,排距3.0m。注浆管穿入巷

10、壁 长度2. 42.3m；外露100mm200mm。注浆材料采用水和水 泥（水玻璃）配比。水泥浆液水灰比控制在0. 70. 8,掺入 水泥重量0.51%的外加剂。注浆前，先按水灰比例在搅拌 桶内搅拌均匀。出浆管路与巷壁注浆管上的高压阀门连接牢 固。注浆时若孔口漏液用棉纱塞实，并配用快速水泥堵塞。 注浆过程应先自下而上，先底脚，再两帮，后顶板。4相对位移变形观测结果与分析大断面泵房碉室维修前设测点观测,观测时间为180天。 共设观测点5个，每10天测量一次数据。大断面泵房碉室 维修结束后重新设点观测，在碉室内设观测点5个，每10 天测量一次数据。共观测90天。测点布置见图4.1所示。观测前后变化

11、曲线和观测结果对照分别见表4.1和图4. 2所示。从表4.1和图4. 2中可以看出，巷道加固前巷道围岩相 对位移速度达到4-8mm/d,两帮和顶底板位移速度变化明显, 没有趋向稳定的迹象，而且变化持续。巷道加固后，巷道围 岩相对位移速度下降到0. 06mm/d以下，巷道围岩变形速度 有明显地下降，巷道围岩的剧烈变形得到有效地抑制，缓解 了围岩对巷道支护的破坏状况。这说明上述加固技术对周边 采空区动压及高应力地质构造作用下破碎围岩巷道的支护 作用是显著的。加固后的围岩强度和完整性得到提高，有效 地遏制了巷道围岩变形速度，起到了减缓巷道围岩变形速度 的作用。5结论大断面泵房砺室采用此项加固技术，达到了支架与围岩 耦合为整