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摘 要：我矿411-13采区位于莱城向斜构造两翼，构造应力突出，巷道掘出后，压力集中从底板释放，造成巷道破，造成了巷道频繁卧底，重复支护，维修费用偏高，并且严重困扰了生产的正常运行。分析研究巷道状况，采取降压和加固等治理措施，及时强化失稳区围岩的残余强度 ，阻止初次失稳的发展，提高巷道的服务年限。
关键词：向斜轴部巷道 支护技术 经济效益分析
由于411-13采区位于莱城向斜构造两翼，施工的411-13采区巷道全部是开拓、准备巷道，服务年限长，巷道受构造应力影响，底板变形、水沟变形严重，造成了巷道频繁卧底，重复支护，维修费用偏高，并且严重困扰了生产的正常运行。随着巷道的不断延深巷道底板变形将会更加显著，如何有效地预防和防治底板变形，提高巷道的服务年限，成为当前主要研究的课题。
一、巷道底板变形机理
莱城区向斜轴横穿411-13采区中部，且不稳定，随着巷道的不断掘进，构造应力突出，巷道两帮、底板围岩是巷道支护的薄弱环节，随着矿山压力显现，压力集中从底板释放，使巷道失稳不断发展加剧。构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向性和区域性。同时巷道底板水的浸入减少了岩石层理、节理和裂隙间的摩擦力，使岩石的层理连接强度降低，使岩石的整体连接强度降低，使岩体沿岩层的节理面、层理面和裂隙面形成滑移面，并将原来层间连接紧密的岩层分为很多薄层，甚至失去整体强度，造成巷道出现变形、底鼓。
二、技术方案的选择
1.逐一分析处理巷道底鼓、变形的方法。
1.1巷道掘成底部拱形，打底板锚杆。底拱半圆拱断面打底板锚杆的形式，应根据巷道服务年限、用途、生产条件选定。底板锚杆的长度应能穿过全部底鼓的岩层，锚杆的尾端应在底板以下1.0-1.2m，这样做的好处是必要时还可以卧底。
1.2底板注浆。底板注浆一般用于加固己破碎的岩石，提高岩层抗底鼓的能力。当底板岩石承受的压力超过岩体本身的强度而产生裂隙和裂缝时，应采用注浆的办法使底板岩层的强度提高，达到防治底板底鼓的目的。由于所选择注浆的形式、材料、压力和时间长短不同、岩层中的裂隙是能全部或部分被粘和.当注浆压力高于围岩强度时，会产生新的裂隙并有浆液渗入。
1.3巷道底板开卸压槽（孔）。在实际工程中，由于目前尚无合适的开槽机具，常用成排的大直径钻孔来代替。钻孔卸压的机理和开槽卸压基本相同，钻孔卸压的效果主要取决于孔径、孔距、孔深等参数。一般情况下钻孔直径150-350mm、间距为钻孔直径的l.5～1.7倍、孔深6-10m。在巷道底板开槽，不仅使支承压力峰值向深部转移，降低应力集中；卸压槽还为巷道围岩变形提供了补偿空间，从而使巷道围岩变形量减小。
1.4药壶爆破。用钻孔孔底药壶爆破的方法进行限制性爆破，在围岩体中形成一个连续的松软破碎带，将支撑压力峰值转移到围岩深部。同时，已经松散破碎的围岩体具有缓冲垫层作用。确定松动爆破技术参数应以不破坏底板与松散破碎带之间的围岩完整性为原则。单纯依靠松动爆破卸压，一般效果并不理想。如将松动爆破卸压与松动圈的围岩加固结合起来，则可以取得很好的效果。
1.5封闭式巷道支架。采用全封闭式巷道支架被证明是一种防治底鼓的有效措施。与其它措施相比，具有简单易行、适用范围广及效果显著等优点。封闭式支架的特点具有底拱，支架抵抗巷道两帮内移的能力大大加强，减少了巷道底板所承受的水平力，控制了巷道底板岩层的离层和断裂。
2.组织实施测量
2.1观测方法
测站布置：从411-13回风下山内K#导线点和411-13运输机下山6#导线点为基点向北每隔30米设一组测站，分别设置了15组，并随着工作面的推进每隔30米补设一组测站。每个测站内设2个观测断面，间距2米。测站的具体位置视地质条件和生产情况而定，尽量安设在顶底板完整处。
测点安设：
a.安设要求
观测点应避免设在顶底板或两帮有破坏的地方，要求该处顶底板稳定，两帮整齐，底板平坦，便于观测。测点安设牢固，以便保护测点进行长期工作，各观测断面内的空间位置应力求一致，以便减少观测资料中产生的误差。
b.安设方法
先在顶板坚硬平稳处用油漆标明观测基点，同时在底板设置基点，在测量中要注意保护基点，避免移动和破坏，以保证测量精度。两帮观测基点的安设方法与上述方法基本相同，但要尽可能使观测截面内各对观测点在同一平面上。
观测频度：每隔10天观测一次数据。
测点的布置方式：采用“十字布置”法布置测点，即在巷道的顶底板两帮各设一对测点，十字交叉布置。
观测仪器：ADL-2.5型测杆、测枪。
观测起止时间：每隔10天观测一次数据。观测时间自2013年4月1日起至2013年6月30结束。观测确定构造应力影响范围、严重影响范围及巷道变形范围及变形程度，收集巷道各种变形数据。
2.2观测结果：随着巷道的不断延深，巷道变形逐渐显现，底板轻微鼓起、顶板浆皮开始脱落，巷道越接近向斜轴部压力显现越明显，观测点两帮移近量累计值最大为157mm、顶底移近量累计值最大452mm，两帮移近速度最大为3.5mm/d；顶底移近速度最大为9.1mm/d；从资料的整理分析来看，随着掘进工作面的推进，构造应力显现逐渐明显。
2.3通过观测数据统计及处理方法分析，制定出巷道的支护方案：巷道底板变形量较小的：采用有底拱的半圆拱断面掘进，巷道掘进期间，将底拱一同掘出，并按间排距1.5米每排在底板布置3棵锚杆，有效的增加了巷道的抗壓能力，减少了底板的变形量，同样也减少了巷道的变形量，有利于巷道的围岩的稳定。巷道底板变形严重处：采用有底拱的半圆拱断面掘进的同时，按间排距2×2m每排布置2根注浆锚杆，注浆孔深2.5m，采用一次注浆，注浆管注浆后可做锚杆使用。
三、效果分析
充分考虑支护的整体性、结构性、全面性、有效性和时效性，采用有效支护方式，改善支护结构的整体性，使巷道能适应构造应力和深部高应力的作用；研究构造应力对巷道的破坏造成围岩软弱、松散、破碎、软化、泥化现象，力学特性显著降低，通过有效支护注浆修复技术，保证巷道支护效果；优化巷道断面形式，通过施工底拱半圆拱巷道提高巷道的抗压能力，保证巷道的围岩稳定；改善围岩结构、强度性能和应力分布，充分发挥围岩自身的承载能力，更加科学合理。
四、产生的效益
1.经济效益：411-13采区开拓、准备巷道长度3000余米，原来每米巷道卧底、支护等维修费用1500元，采用底拱巷道施工，有效的控制了巷道底板变形量，降低了巷道频繁卧底、水沟维护、重复支护的维修费用，修复费用降到500元/米以下，每米巷道节约修复费用1000元，预计可节约巷道修复费用300万元。
2.社会效益：该项目的实施，延长了巷道的服务年限，为安全生产创造良好的条件。
五、结语
通过在411-13采区巷道应用半圆底拱断面支护底板+注浆技术，有效的阻止了巷道围岩初次失稳，形成了一套完整的支护体系，从而有效的减少构造应力对巷道的破坏，减少巷道底鼓造成的修复量，技术可行、安全可靠。通过该项目的实施为今后类似巷道的修复提供科学的维修加固方案。
关键词：向斜轴部巷道 支护技术 经济效益分析
由于411-13采区位于莱城向斜构造两翼，施工的411-13采区巷道全部是开拓、准备巷道，服务年限长，巷道受构造应力影响，底板变形、水沟变形严重，造成了巷道频繁卧底，重复支护，维修费用偏高，并且严重困扰了生产的正常运行。随着巷道的不断延深巷道底板变形将会更加显著，如何有效地预防和防治底板变形，提高巷道的服务年限，成为当前主要研究的课题。
一、巷道底板变形机理
莱城区向斜轴横穿411-13采区中部，且不稳定，随着巷道的不断掘进，构造应力突出，巷道两帮、底板围岩是巷道支护的薄弱环节，随着矿山压力显现，压力集中从底板释放，使巷道失稳不断发展加剧。构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向性和区域性。同时巷道底板水的浸入减少了岩石层理、节理和裂隙间的摩擦力，使岩石的层理连接强度降低，使岩石的整体连接强度降低，使岩体沿岩层的节理面、层理面和裂隙面形成滑移面，并将原来层间连接紧密的岩层分为很多薄层，甚至失去整体强度，造成巷道出现变形、底鼓。
二、技术方案的选择
1.逐一分析处理巷道底鼓、变形的方法。
1.1巷道掘成底部拱形，打底板锚杆。底拱半圆拱断面打底板锚杆的形式，应根据巷道服务年限、用途、生产条件选定。底板锚杆的长度应能穿过全部底鼓的岩层，锚杆的尾端应在底板以下1.0-1.2m，这样做的好处是必要时还可以卧底。
1.2底板注浆。底板注浆一般用于加固己破碎的岩石，提高岩层抗底鼓的能力。当底板岩石承受的压力超过岩体本身的强度而产生裂隙和裂缝时，应采用注浆的办法使底板岩层的强度提高，达到防治底板底鼓的目的。由于所选择注浆的形式、材料、压力和时间长短不同、岩层中的裂隙是能全部或部分被粘和.当注浆压力高于围岩强度时，会产生新的裂隙并有浆液渗入。
1.3巷道底板开卸压槽（孔）。在实际工程中，由于目前尚无合适的开槽机具，常用成排的大直径钻孔来代替。钻孔卸压的机理和开槽卸压基本相同，钻孔卸压的效果主要取决于孔径、孔距、孔深等参数。一般情况下钻孔直径150-350mm、间距为钻孔直径的l.5～1.7倍、孔深6-10m。在巷道底板开槽，不仅使支承压力峰值向深部转移，降低应力集中；卸压槽还为巷道围岩变形提供了补偿空间，从而使巷道围岩变形量减小。
1.4药壶爆破。用钻孔孔底药壶爆破的方法进行限制性爆破，在围岩体中形成一个连续的松软破碎带，将支撑压力峰值转移到围岩深部。同时，已经松散破碎的围岩体具有缓冲垫层作用。确定松动爆破技术参数应以不破坏底板与松散破碎带之间的围岩完整性为原则。单纯依靠松动爆破卸压，一般效果并不理想。如将松动爆破卸压与松动圈的围岩加固结合起来，则可以取得很好的效果。
1.5封闭式巷道支架。采用全封闭式巷道支架被证明是一种防治底鼓的有效措施。与其它措施相比，具有简单易行、适用范围广及效果显著等优点。封闭式支架的特点具有底拱，支架抵抗巷道两帮内移的能力大大加强，减少了巷道底板所承受的水平力，控制了巷道底板岩层的离层和断裂。
2.组织实施测量
2.1观测方法
测站布置：从411-13回风下山内K#导线点和411-13运输机下山6#导线点为基点向北每隔30米设一组测站，分别设置了15组，并随着工作面的推进每隔30米补设一组测站。每个测站内设2个观测断面，间距2米。测站的具体位置视地质条件和生产情况而定，尽量安设在顶底板完整处。
测点安设：
a.安设要求
观测点应避免设在顶底板或两帮有破坏的地方，要求该处顶底板稳定，两帮整齐，底板平坦，便于观测。测点安设牢固，以便保护测点进行长期工作，各观测断面内的空间位置应力求一致，以便减少观测资料中产生的误差。
b.安设方法
先在顶板坚硬平稳处用油漆标明观测基点，同时在底板设置基点，在测量中要注意保护基点，避免移动和破坏，以保证测量精度。两帮观测基点的安设方法与上述方法基本相同，但要尽可能使观测截面内各对观测点在同一平面上。
观测频度：每隔10天观测一次数据。
测点的布置方式：采用“十字布置”法布置测点，即在巷道的顶底板两帮各设一对测点，十字交叉布置。
观测仪器：ADL-2.5型测杆、测枪。
观测起止时间：每隔10天观测一次数据。观测时间自2013年4月1日起至2013年6月30结束。观测确定构造应力影响范围、严重影响范围及巷道变形范围及变形程度，收集巷道各种变形数据。
2.2观测结果：随着巷道的不断延深，巷道变形逐渐显现，底板轻微鼓起、顶板浆皮开始脱落，巷道越接近向斜轴部压力显现越明显，观测点两帮移近量累计值最大为157mm、顶底移近量累计值最大452mm，两帮移近速度最大为3.5mm/d；顶底移近速度最大为9.1mm/d；从资料的整理分析来看，随着掘进工作面的推进，构造应力显现逐渐明显。
2.3通过观测数据统计及处理方法分析，制定出巷道的支护方案：巷道底板变形量较小的：采用有底拱的半圆拱断面掘进，巷道掘进期间，将底拱一同掘出，并按间排距1.5米每排在底板布置3棵锚杆，有效的增加了巷道的抗壓能力，减少了底板的变形量，同样也减少了巷道的变形量，有利于巷道的围岩的稳定。巷道底板变形严重处：采用有底拱的半圆拱断面掘进的同时，按间排距2×2m每排布置2根注浆锚杆，注浆孔深2.5m，采用一次注浆，注浆管注浆后可做锚杆使用。
三、效果分析
充分考虑支护的整体性、结构性、全面性、有效性和时效性，采用有效支护方式，改善支护结构的整体性，使巷道能适应构造应力和深部高应力的作用；研究构造应力对巷道的破坏造成围岩软弱、松散、破碎、软化、泥化现象，力学特性显著降低，通过有效支护注浆修复技术，保证巷道支护效果；优化巷道断面形式，通过施工底拱半圆拱巷道提高巷道的抗压能力，保证巷道的围岩稳定；改善围岩结构、强度性能和应力分布，充分发挥围岩自身的承载能力，更加科学合理。
四、产生的效益
1.经济效益：411-13采区开拓、准备巷道长度3000余米，原来每米巷道卧底、支护等维修费用1500元，采用底拱巷道施工，有效的控制了巷道底板变形量，降低了巷道频繁卧底、水沟维护、重复支护的维修费用，修复费用降到500元/米以下，每米巷道节约修复费用1000元，预计可节约巷道修复费用300万元。
2.社会效益：该项目的实施，延长了巷道的服务年限，为安全生产创造良好的条件。
五、结语
通过在411-13采区巷道应用半圆底拱断面支护底板+注浆技术，有效的阻止了巷道围岩初次失稳，形成了一套完整的支护体系，从而有效的减少构造应力对巷道的破坏，减少巷道底鼓造成的修复量，技术可行、安全可靠。通过该项目的实施为今后类似巷道的修复提供科学的维修加固方案。