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【摘 要】长期以来，软岩巷道维护一直是煤矿生产建设中的难题，在软岩内布置巷道，围岩变形大，稳定性差，使巷道掘进和支护十分困难，而且屡遭破坏，需经常翻修，严重影响矿井的安全和正常生产。多年来，软岩巷道围岩控制理论及支护技术一直是采矿工程学科的重要研究方向。
【关键词】软岩巷道；加固修复
1.对集中巷的破坏原因分析及加固机理
1.1集中巷破坏原因分析
（1）—般来说极软岩巷道的性质差，自承能力低。通过对—340m平集中巷现场采取岩石试样，在实验室测出集中巷围岩的力学参数并进行分析，集中巷围岩为泥岩、砂质泥岩，泥岩和砂质泥岩性脆易碎，这些岩石对温度、湿度、水的作用甚为敏感，岩石强度急剧降低，泥岩遇水崩解后强度完全丧失，使巷道围岩自承能力急剧下降。X一射线衍射对围岩矿物成分分析表明，主要矿物为高岭石，这种岩石遇。水后使颗粒发生破坏产生软化、崩解，岩石流变显著，巷道变形增大。
（2）巷道四周不均匀承载，承载体受力条件恶化。340m水平集中巷为急倾斜巷道，其水压力一般较大，加上矿区的巷道围岩性质较差，白承能力较低，使U型钢支架的承载能力大幅度降低，受力条件急剧恶化，使巷道断面多呈现出“尖桃形”破坏。
（3）地质构造因素。极软岩巷道区域地质构造复杂。可以利用套裂法对现场测推算测试矿区的原始地应力分布特征，揭示出矿区存在残余构造应力。在自重应力与构造应力双重作用下，导致巷道压力人，变形剧烈。
（4）巷道支护方式不合理。U型钢支架的结构和形式如果过于单—，就难以适应复杂多变的软岩巷道压力：我国现有U型钢支架的量与国外先进水平比，尚有较大差距，如型钢屈服强度偏低，卡缆的结构和性能差，难以充分发挥其承载能力。
1.2锚注加固机理
目前，对于极软岩巷道的支护，还没有一种完全行之有效的指导理论。传统的锚喷支护已不适应高应力、大变形的软岩巷道；碹体支护由于施工复杂、成本高、变形量小，它与软岩的变形规律和支护要求不一致，难以适应软岩巷道支护：从支护技术上看，各种刚性支架与软岩巷道围岩变形规律不一致，而且支护成本高；以U型钢为主的各种可缩性金属支架因软岩巷道围岩变形大、支架受力不均也出现变形破坏。
锚注加固是一种理想的改善软弱围岩承载性能的措施。锚注加固巷道围岩是利用空心锚杆兼作注浆管（简称注浆锚杆），注浆锚杆前段是带若干个射浆孔的注浆段，后段是锚固段。松动和裂隙发育的围岩经过锚杆注浆加固后围岩强度等力学性能得到提高和改善，使破裂结构的囤岩胶结成拱形连续体加固圈，同时注浆锚杆又起到悬吊、挤压、楔固组合拱等作用，防止围岩松动范围进一步扩展，从而使巷道径向应力减小到仅用较小支护阻力就能使围岩长期处于稳定状态。因此，锚注支护采用锚杆与注浆相结合的双重作用达到加固围岩、控制围岩变形的效果，它可以大大地提高软岩巷道支护效果和围岩稳定性。
2.锚注加固参数设计
2.1数值模拟注浆固结体强度及注浆孔深度
（1）注浆固结体强度。现场实施围岩注浆时，影响注浆效果的参数很多，如：注浆压力、注浆时间、注浆量、水灰比、注浆孔深度等。通过合理设计与控制这些注浆参数，最终都希望达到一个共同的目标：将浆液注入围岩，使其与围岩固结在一起，形成注浆固结体，以实现控制巷道变形。
（2）注浆孔深度。注浆孔深度会影响注浆范围围岩加固范围的 大小，为确定合理注浆孔深度，对不同孔深注浆后巷道变形情况进行拟，围岩强度提高百分比取为60%，通过模拟表明，随注浆孔深度的加大，围岩移近量逐渐减少，特别是底臌量减少幅度更大。适宜的注浆孔深度为2.5m左右。
2.2注浆锚杆结构
注浆锚杆可自行设计研制，在这里提一种设计方案，注浆锚杆采用42mm的无缝钢管制作，总长2000mm，注浆段1300mm，锚固段630mm，尾部螺纹段70mm，注浆段钻有若干交叉射浆孔。该注浆锚杆具有结构简单，成本低廉等优点。
注浆锚杆锚固段与钻孔岩壁间的密封性和锚固性是锚注支护成功与否的关键，要求所用的密封锚固材料既具有密封性好又具有短期就能提供足够抵抗注浆压力的能力，并要求密封锚固材料施工方便、快捷。
2.3注浆材料
由于巷道围岩松动圈大，围岩空洞、裂隙多，注量大。如何降低锚注的注浆成本显得尤为重要，在采用水泥单液注浆材料中加入其它细骨料以降低水用量是解决问题的有效方法之一，由于粉煤灰基本上具有与水泥相同的颗粒尺寸和级配分布，因而可在注浆材料纯水泥中加入部分粉煤灰。
因此，从工程应用和技术经济考虑，粉煤灰一水泥锚注加固注浆粉煤灰含量选取为20%、水灰比选为0.65～0.70。
2.4注浆参数
（1）注浆压力。注浆压力受到围岩特性、浆材性能、注浆方式等因素的影响和制约。注浆压力过小，浆液难以向围岩中扩散，达不到预期注浆效果；若注浆压力过大，很可能导致在注浆过程中巷道表面冒顶或片帮。由于集中巷道喷层较薄，强度低，本次设计注浆压力为2MPa。
（2）注浆孔布置。为了注浆时不出现死角，保证注浆效果，浆孔间排距一般取为注浆扩散半径的1.67倍。
3.现场工业性试验
（1）注浆设备。（p3]注浆设备主要包括注浆泵、高压胶管、搅拌机等，根据选型计算，注浆泵型号选为2TGZ-60/210型，浆液采用搅拌机搅拌，搅拌机型号选为3B200。
（2）锚注加固施；ZT艺。锚注加固施32212艺流程是：施工准备一钻孔一安装锚杆一造浆一注浆施工一清理锚注机具。
（3）钻孔和安装锚杆
（4）注浆施工。按注浆要求连接好注浆管路，调节注浆泵安全阀，经试泵一切正常后方可开泵注浆；在搅拌桶中放入适量的水，再倒入4袋水泥和1袋粉煤灰，使浆液的水灰比控制在0.65—0.70的范围。用搅拌机搅拌浆液，搅拌时间对于浆材与水的充分混合有着非常重要的影响，搅拌时间太短，浆材与水混合不均匀，使浆液的流动性受到很大影响，因而搅拌时间定为5rain；开泵注浆，当注浆压力达到2MPa时停止注浆。每排注浆顺序为先注下部孔，再注肩孔，最后注顶孔。每一个孔注浆結束一天后，要求在注浆锚杆末端放上托盘、拧紧螺母有效控制。
本研究针对极软岩巷道具体条件，通过FLAC数值模拟和实验室试验设计锚注参数，并进行了现场锚注加固工业试验，得到以下主要结论：（1）注加固参数设计正确， 自行设计的注浆锚杆结构简单、成本低廉。（2）该项技术对于控制极软岩巷道的变形具有显著技术经济效果，而且其施工工艺简单，操作方便、安全，成本低廉。（3）试验表明锚注加固注浆材料加入粉煤灰，不仅技术可行，而且大大降低了巷道锚注成本，扩大了粉煤灰的利用范围，值得进一步推广。 [科]
【关键词】软岩巷道；加固修复
1.对集中巷的破坏原因分析及加固机理
1.1集中巷破坏原因分析
（1）—般来说极软岩巷道的性质差，自承能力低。通过对—340m平集中巷现场采取岩石试样，在实验室测出集中巷围岩的力学参数并进行分析，集中巷围岩为泥岩、砂质泥岩，泥岩和砂质泥岩性脆易碎，这些岩石对温度、湿度、水的作用甚为敏感，岩石强度急剧降低，泥岩遇水崩解后强度完全丧失，使巷道围岩自承能力急剧下降。X一射线衍射对围岩矿物成分分析表明，主要矿物为高岭石，这种岩石遇。水后使颗粒发生破坏产生软化、崩解，岩石流变显著，巷道变形增大。
（2）巷道四周不均匀承载，承载体受力条件恶化。340m水平集中巷为急倾斜巷道，其水压力一般较大，加上矿区的巷道围岩性质较差，白承能力较低，使U型钢支架的承载能力大幅度降低，受力条件急剧恶化，使巷道断面多呈现出“尖桃形”破坏。
（3）地质构造因素。极软岩巷道区域地质构造复杂。可以利用套裂法对现场测推算测试矿区的原始地应力分布特征，揭示出矿区存在残余构造应力。在自重应力与构造应力双重作用下，导致巷道压力人，变形剧烈。
（4）巷道支护方式不合理。U型钢支架的结构和形式如果过于单—，就难以适应复杂多变的软岩巷道压力：我国现有U型钢支架的量与国外先进水平比，尚有较大差距，如型钢屈服强度偏低，卡缆的结构和性能差，难以充分发挥其承载能力。
1.2锚注加固机理
目前，对于极软岩巷道的支护，还没有一种完全行之有效的指导理论。传统的锚喷支护已不适应高应力、大变形的软岩巷道；碹体支护由于施工复杂、成本高、变形量小，它与软岩的变形规律和支护要求不一致，难以适应软岩巷道支护：从支护技术上看，各种刚性支架与软岩巷道围岩变形规律不一致，而且支护成本高；以U型钢为主的各种可缩性金属支架因软岩巷道围岩变形大、支架受力不均也出现变形破坏。
锚注加固是一种理想的改善软弱围岩承载性能的措施。锚注加固巷道围岩是利用空心锚杆兼作注浆管（简称注浆锚杆），注浆锚杆前段是带若干个射浆孔的注浆段，后段是锚固段。松动和裂隙发育的围岩经过锚杆注浆加固后围岩强度等力学性能得到提高和改善，使破裂结构的囤岩胶结成拱形连续体加固圈，同时注浆锚杆又起到悬吊、挤压、楔固组合拱等作用，防止围岩松动范围进一步扩展，从而使巷道径向应力减小到仅用较小支护阻力就能使围岩长期处于稳定状态。因此，锚注支护采用锚杆与注浆相结合的双重作用达到加固围岩、控制围岩变形的效果，它可以大大地提高软岩巷道支护效果和围岩稳定性。
2.锚注加固参数设计
2.1数值模拟注浆固结体强度及注浆孔深度
（1）注浆固结体强度。现场实施围岩注浆时，影响注浆效果的参数很多，如：注浆压力、注浆时间、注浆量、水灰比、注浆孔深度等。通过合理设计与控制这些注浆参数，最终都希望达到一个共同的目标：将浆液注入围岩，使其与围岩固结在一起，形成注浆固结体，以实现控制巷道变形。
（2）注浆孔深度。注浆孔深度会影响注浆范围围岩加固范围的 大小，为确定合理注浆孔深度，对不同孔深注浆后巷道变形情况进行拟，围岩强度提高百分比取为60%，通过模拟表明，随注浆孔深度的加大，围岩移近量逐渐减少，特别是底臌量减少幅度更大。适宜的注浆孔深度为2.5m左右。
2.2注浆锚杆结构
注浆锚杆可自行设计研制，在这里提一种设计方案，注浆锚杆采用42mm的无缝钢管制作，总长2000mm，注浆段1300mm，锚固段630mm，尾部螺纹段70mm，注浆段钻有若干交叉射浆孔。该注浆锚杆具有结构简单，成本低廉等优点。
注浆锚杆锚固段与钻孔岩壁间的密封性和锚固性是锚注支护成功与否的关键，要求所用的密封锚固材料既具有密封性好又具有短期就能提供足够抵抗注浆压力的能力，并要求密封锚固材料施工方便、快捷。
2.3注浆材料
由于巷道围岩松动圈大，围岩空洞、裂隙多，注量大。如何降低锚注的注浆成本显得尤为重要，在采用水泥单液注浆材料中加入其它细骨料以降低水用量是解决问题的有效方法之一，由于粉煤灰基本上具有与水泥相同的颗粒尺寸和级配分布，因而可在注浆材料纯水泥中加入部分粉煤灰。
因此，从工程应用和技术经济考虑，粉煤灰一水泥锚注加固注浆粉煤灰含量选取为20%、水灰比选为0.65～0.70。
2.4注浆参数
（1）注浆压力。注浆压力受到围岩特性、浆材性能、注浆方式等因素的影响和制约。注浆压力过小，浆液难以向围岩中扩散，达不到预期注浆效果；若注浆压力过大，很可能导致在注浆过程中巷道表面冒顶或片帮。由于集中巷道喷层较薄，强度低，本次设计注浆压力为2MPa。
（2）注浆孔布置。为了注浆时不出现死角，保证注浆效果，浆孔间排距一般取为注浆扩散半径的1.67倍。
3.现场工业性试验
（1）注浆设备。（p3]注浆设备主要包括注浆泵、高压胶管、搅拌机等，根据选型计算，注浆泵型号选为2TGZ-60/210型，浆液采用搅拌机搅拌，搅拌机型号选为3B200。
（2）锚注加固施；ZT艺。锚注加固施32212艺流程是：施工准备一钻孔一安装锚杆一造浆一注浆施工一清理锚注机具。
（3）钻孔和安装锚杆
（4）注浆施工。按注浆要求连接好注浆管路，调节注浆泵安全阀，经试泵一切正常后方可开泵注浆；在搅拌桶中放入适量的水，再倒入4袋水泥和1袋粉煤灰，使浆液的水灰比控制在0.65—0.70的范围。用搅拌机搅拌浆液，搅拌时间对于浆材与水的充分混合有着非常重要的影响，搅拌时间太短，浆材与水混合不均匀，使浆液的流动性受到很大影响，因而搅拌时间定为5rain；开泵注浆，当注浆压力达到2MPa时停止注浆。每排注浆顺序为先注下部孔，再注肩孔，最后注顶孔。每一个孔注浆結束一天后，要求在注浆锚杆末端放上托盘、拧紧螺母有效控制。
本研究针对极软岩巷道具体条件，通过FLAC数值模拟和实验室试验设计锚注参数，并进行了现场锚注加固工业试验，得到以下主要结论：（1）注加固参数设计正确， 自行设计的注浆锚杆结构简单、成本低廉。（2）该项技术对于控制极软岩巷道的变形具有显著技术经济效果，而且其施工工艺简单，操作方便、安全，成本低廉。（3）试验表明锚注加固注浆材料加入粉煤灰，不仅技术可行，而且大大降低了巷道锚注成本，扩大了粉煤灰的利用范围，值得进一步推广。 [科]