導(dǎo)語：注漿加固軟巖巷道策略及穩(wěn)定性一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

地下巷道開掘誘發(fā)應(yīng)力重新分布而導(dǎo)致的巷道變形趨于穩(wěn)定后，圍巖的流變速率及流變引起的圍巖變形量，不僅和圍巖的應(yīng)力水平有關(guān)，而且和圍巖本身的物理力學(xué)性質(zhì)以及巷道所受到的人為擾動因素也密切相關(guān)。當(dāng)巷道圍巖為軟巖時(shí)，由于圍巖變形具有明顯的流變特征，巷道變形長期難以趨于穩(wěn)定，導(dǎo)致巷道由于變形量過大而不得不一次次地重復(fù)翻修。實(shí)踐證明，注漿加固是改變軟巖性質(zhì)、特別是軟巖流變性質(zhì)的最有效手段之一。特別是近4O年來，隨著新奧法隧洞施工理念、錨噴加固技術(shù)、注漿加固技術(shù)的廣泛推廣和應(yīng)用，人們對軟巖的水理性質(zhì)、軟巖巷道的圍巖變形特征以及軟巖巷道支護(hù)的基本原則等都有了一定程度的認(rèn)識與了解。然而，由于軟巖巷道的圍巖變形具有明顯的隨時(shí)間增長而增加的時(shí)間效應(yīng)，而且圍巖變形對應(yīng)力擾動和環(huán)境變化非常敏感等特點(diǎn)，使得一些傳統(tǒng)的巷道支護(hù)方式(包括按目前較為流行的新奧法原理設(shè)計(jì)的錨噴支護(hù))無法滿足巷道圍巖的變形要求，從而造成巷道頂板塌落、側(cè)幫大面積開裂、底板膨起和支架折損等一系列問題。

2軟巖巷道普通錨噴支護(hù)形式存在的問題

相對于傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)支架而言，錨噴支護(hù)仍然是軟巖條件下的最佳巷道支護(hù)形式，也是軟巖巷道首選的支護(hù)形式之一。但限于目前人們對軟巖巷道及其支護(hù)性質(zhì)認(rèn)識上的不足，加之普通的錨噴支護(hù)(包括普通錨噴加各種形式的框架形式支架的聯(lián)合支護(hù))形式無法滿足軟巖巷道大變形量的要求，采用普通錨噴(聯(lián)合)支護(hù)的軟巖巷道往往也由于收斂變形過大而失穩(wěn)破壞。通過大量的現(xiàn)場實(shí)際觀測與實(shí)驗(yàn)室測試，軟弱圍巖條件下普通錨噴支護(hù)形式主要存在以下三方面的問題：

(1)無法完全阻隔圍巖與水的接觸，圍巖遇水軟化、強(qiáng)度顯著降低。當(dāng)巷道圍巖為軟弱圍巖時(shí)，許多情況下噴層所允許的變形量及變形特征都無法和軟弱圍巖所要求的變形量與變形特征相適應(yīng)，常常造成噴層開裂、破壞、甚至剝落，導(dǎo)致巷道圍巖無法完全隔絕與水及潮濕空氣的接觸，致使圍巖遇水軟化、強(qiáng)度降低。

(2)普通錨桿的加固作用無法充分發(fā)揮。全長粘結(jié)金屬樹脂錨桿錨固情況的現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明：當(dāng)噴層破壞，巖層塌落時(shí)，錨桿實(shí)際上有很長一段處于懸空無黏結(jié)狀態(tài)。即便在有樹脂同錨桿桿體黏結(jié)的地方也不是連續(xù)和完全充滿的，其結(jié)果是導(dǎo)致錨桿總的有效黏結(jié)長度的降低，降低了錨桿的黏結(jié)阻力；不但錨桿的承載作用無法充分發(fā)揮，同時(shí)也難以充分調(diào)動圍巖自身的承載能力。

(3)未加處理的巷道底板成為巷道支護(hù)體系的最薄弱環(huán)節(jié)之一。軟弱圍巖條件下，巷道底板加固處理的重要意義是十分顯見的。但由于目前國內(nèi)受鉆孔機(jī)具等問題的影響，底板孔眼的鉆鑿工作比較困難，現(xiàn)場大多數(shù)地下巷道的底板都未進(jìn)行支護(hù)或加固處理。在巷道周邊集中應(yīng)力及底板水的浸蝕作用下，底板往往成為整個(gè)巷道支護(hù)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，成為圍巖變形破壞的突破點(diǎn)，繼而引發(fā)巷幫、頂板的變形破壞，最終導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的破壞失穩(wěn)。以上三方面問題的存在，充分暴露了使用普通錨噴支護(hù)技術(shù)維護(hù)軟巖巷道的缺點(diǎn)。這就促使人們必須在全面分析軟巖巷道變形特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，尋找一些以提高圍巖自身承載能力為技術(shù)途徑、以支護(hù)與圍巖聯(lián)合共同發(fā)揮作用為目的、更適合軟弱圍巖變形特點(diǎn)的支護(hù)或加固方式來解決軟巖巷道的維護(hù)問題。

3錨噴支護(hù)軟巖巷道圍巖變形實(shí)測分析

軟弱圍巖條件普通錨噴支護(hù)形式存在的各種問題，最終都將直接反映到巷道圍巖的長期變形上，以巷道圍巖變形量大，變形速率長期不能趨于穩(wěn)定等方式表現(xiàn)出來。根據(jù)采用普通錨噴支護(hù)形式維護(hù)的某煤礦回風(fēng)大巷和運(yùn)輸大巷軟巖地段，圍巖變形的現(xiàn)場實(shí)際測量結(jié)果，新掘出的巷道初始變形速度高達(dá)每天幾十毫米，圍巖變形趨于穩(wěn)定的時(shí)間較長，并且變形速度趨于穩(wěn)定后，圍巖仍以較高的速率持續(xù)流變，巷道的累計(jì)變形量短期內(nèi)即可高達(dá)幾百毫米。經(jīng)過翻修的巷道，雖然變形與破壞比新掘巷道輕微一些，但巷道的變形量仍然很大，且巷道的收斂變形仍不能迅速地穩(wěn)定下來。為進(jìn)一步分析普通錨噴支護(hù)軟巖巷道圍巖的變形破壞規(guī)律，緊跟巷道掘進(jìn)工作面設(shè)置測點(diǎn)，測量巷道的水平移近和垂直變形情況。連續(xù)半年多觀測所得到的巷道水平和垂直變形結(jié)果如表1所示。根據(jù)函數(shù)逼近和回歸分析理論，以及實(shí)測的巷道水平位移及水平變形速度的變化曲線(圖1中的1線和3線)，以巷道的水平位移總量為例分析巷道變形隨時(shí)間的變化規(guī)律。設(shè)u=At(1)y=lgu，C=lgA，x=lgt(2)則式(1)可化為式(3)所示的直線型式：Y=C+Bx(3)式中，u為水平位移總量，mm；t為時(shí)間，d；A、B為待定常數(shù)。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，通過回歸計(jì)算，得到待定回歸系數(shù)A、B，以及相關(guān)系數(shù)R分別為：A=128．8；B=0．21；R=0．997。將回歸所得的系數(shù)A、B代人式(1)中，可以得到普通錨噴支護(hù)巷道圍巖水平位移量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系為：u=AtB=128．8t(R=0．997)(4)根據(jù)極值分析原理，分析式(4)可以看出：由于巷道水平變形量M在t>0的區(qū)域內(nèi)是一個(gè)發(fā)散函數(shù)(如圖1中的線2所示)。因此隨著時(shí)間的增加，巷道水平移近量將持續(xù)增加，最終超過支護(hù)系統(tǒng)的允許變形量，引起巷道破壞失穩(wěn)。同樣，對巷道水平變形速度進(jìn)行回歸分析，得到水平變形速度t，隨時(shí)間t的變化關(guān)系(圖1中的4線所示)。函數(shù)關(guān)系如式(5)所示：v=0．5611exp(35．33／0(R=0．969)(5)式中：v為水平變形速度，mm／d；t為時(shí)間，d。利用極值分析原理，分析式(5)可以看出：由于v一。。=0．5611(mm／d)，所以，v在t>0的區(qū)域內(nèi)是一個(gè)收斂于O．5611的收斂函數(shù)，說明巷道的長期水平變形速度并不趨向于零，而趨向于O．5611這一定值。從物理意義上講，巷道水平變形速度所趨向的這一定值，應(yīng)當(dāng)是軟弱圍巖的流變速率。由于軟巖所特有的流變特征，造成巷道的變形速度不能趨向于零，這也是巷道開掘影響趨于穩(wěn)定后，巷道位移量仍無法收斂的主要原因之一。同樣，利用表l中的巷道垂直方向的變形速度和變形量，以相同的數(shù)學(xué)分析方法，可以分析得到巷道的垂直變形量和垂直變形速度隨時(shí)問變化的函數(shù)關(guān)系，分別如式(6)和式(7)所示。Ul=109．6to．尺=O．957)(6)v1=0．619exp(30．87／t)(R=0．933)(7)式中：u為巷道的垂直變形量，mm．vl為垂直變形速度，mm／d：其他符號意義同前。分析巷道的垂直變形量式(6)和垂直變形速度式(7)，可以得出同巷道水平變形速度和變形量相似的結(jié)論，即：由于巷道的垂直變形速度最終收斂于不為零的軟巖流變速度，因此巷道的垂直變形量隨時(shí)間的增長而發(fā)散，最終導(dǎo)致巷道因變形量超過其支護(hù)系統(tǒng)所允許的變形范圍而破壞失穩(wěn)，不得不多次進(jìn)行巷道的整理和翻修。

4錨注加固軟巖巷道圍巖變形實(shí)測與分析

作為控制軟巖巷道礦壓顯現(xiàn)與巷道維護(hù)的有效手段之一，近年來錨注加固技術(shù)，特別是全斷面錨注加固技術(shù)受到了人們越來越多的重視。軟巖巷道實(shí)施全斷面錨注加固以后，由于巷道周圍巖體中的裂隙被水泥漿液所充填。水泥漿液凝結(jié)后，巖體的物理力學(xué)性質(zhì)得以改善，巖體自身的承載能力得到加強(qiáng)，從而使錨注加固巷道圍巖的變形速度和變形量基本上得到了控制，從根本上解決了軟巖巷道圍巖變形速度太大，巷道變形長期不能穩(wěn)定的問題。巷道的水平變形速度收斂于零，巷道的水平變形量隨時(shí)間的增長會是收斂的，巷道的水平變形量也將趨于某一定值，最終使整個(gè)巷道支護(hù)系統(tǒng)能夠長期地穩(wěn)定下來。受巷道受底板水的影響等，巷道的水平變形收斂得會快些，而垂直變形收斂的會相對慢些。

5結(jié)束語

(1)采用普通錨噴支護(hù)手段維護(hù)軟巖巷道時(shí)，無法由于噴層無法完全阻隔圍巖與水的接觸，圍巖遇水軟化、強(qiáng)度顯著降低。不但使普通錨桿的加固作用無法充分發(fā)揮，同時(shí)也難以充分調(diào)動圍巖自身的承載能力。此外未加處理的巷道底板也成為巷道支護(hù)體系的最易破壞的環(huán)節(jié)之一。

(2)由于普通錨噴支護(hù)軟巖巷道的長期變形速率不趨向于零，而趨向于軟弱巖體的流變速率。由于軟巖流變速率是不為零的某一定值，因此巷道的長期變形量是隨著時(shí)間的增長而發(fā)散的，這就是巷道開掘影響趨于穩(wěn)定后，巷道位移量仍無法收斂的主要原因之一。

(3)采用錨注加固手段維護(hù)軟巖巷道時(shí)，由于注漿漿液改善了巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，使巷道圍巖的長期變形速率趨向于零，從而使巷道圍巖的長期變形量趨向于某一定值。這就使得錨注加固巷道圍巖的變形速度和變形量基本上得到了有效地控制，從根本上解決了軟巖巷道圍巖變形速度太大，巷道變形長期不能穩(wěn)定的問題。