程东全

0　引　言
　　永城煤电(集团)公司车集煤矿是设计生产能力为180万t/a的现代化大型矿井．该矿井采用一对立井开拓，井筒深度超过600 m，其-550 m水平井底车场位于三煤组顶板岩层中，揭露的主要岩层为泥岩、沙质泥岩、细砂岩，尤其是12 m厚的泥岩波及车场很大范围，此岩层强度低，层、节理发育，滑面较多，易风化片落．车场巷道硐室范围内的落差在2 m左右的次生小断层较多，给巷道掘进支护增加了难度．该车场巷道均为半圆拱形断面，设计以锚喷支护为主，局部及大硐室为混凝土或钢筋混凝土砌碹．施工过程中，因地质构造等多种因素造成马头门、泵房、变电所等多处破坏，有的虽经多次翻修，仍不能保持稳定，须采取有效的措施进行修复加固．经方案比较和试验，最终采用了锚注法支护技术修复了井下硐室工程，取得了良好的效果．
1　井下硐室工程破坏现状
　　车集煤矿井底车场巷道自1995年11月施工至今，已有1 500 m左右的巷道发生变形破坏，占设计工程量的56%，其中严重破坏段达1 000 m之多(包括井下咽喉工程的泵房、变电所及副井马头门等硐室)．其破坏形式主要为两帮内挤、顶板下沉、底板上鼓，其造成的锚喷支护巷道大面积开裂片落，使锚杆连同围岩整体内移，失去锚固作用．而砌碹混凝土开裂离层，两帮大量挤进，也严重影响了矿井的正常生产与施工．
1.1　副井马头门的破坏形式
　　副井马头门硐室设计为锚喷加混凝土砌碹支护．硐室施工后不久即开始产生变形破坏，混凝土碹体开裂，摇台基础上浮底鼓，无法使用，迫使对摇台基础及马头门两侧5?m范围内的墙拱进行了破帮返修．但修复后，该工程仍处于变形之中，5 m范围外的混凝土碹体多处出现纵向裂缝，急需加固．
1.2　中央水泵房的破坏形式
　　中央水泵房设计临时支护为管缝锚杆锚网喷支护，永久支护为600 mm棚距的矿用工字钢外浇350 mm厚混凝土支护．支护不到一个月就出现了不同程度的破坏，不但混凝土碹体挤进开裂，而且设备吊梁也扭曲变形，大泵基础严重鼓起，已无法安装设备．
1.3　变电所的破坏形式
　　变电所与泵房为连体工程，设计支护方式为锚喷、砌碹．该硐室碹体已产生开裂，且两帮严重内挤，最大达300 mm，电缆沟高压柜基础及底板鼓起量达200 mm以上，且底鼓中伴有底板开裂现象．
　　车场主要巷道及硐室施工60 d后变形量统计数据见表1．
表1　主要巷道及硐室变形量统计 序号 名称 岩性 支护形式 最大变形 底鼓 1
2
3
4 主井马头门
副井马头门
泵房
变电所 泥岩
砂质泥岩
砂质泥岩
砂质泥岩 混凝土碹
钢筋混凝土
锚喷、混凝土
混凝土碹 280
370
240
240 430
240
300
300 2　破坏机理分析
　　车集矿-550 m水平车场硐室支护结构的失稳破坏属于软岩中巷道破坏，这类巷道的破坏情况比较复杂，其破坏机理可从以下几个方面分析．
2.1　岩性软弱
　　-550 m水平井下泵房等硐室位于泥岩、砂质泥岩中，岩性软弱破碎、碎胀泥化、强度低、稳定性差，有明显的挤压碎胀现象．在强大的上覆岩层压力作用下，巷道围岩沿软弱面向巷道内挤压，发生碎胀变形，产生碎胀压力．当巷道支护结构不足以抵抗围岩压力时，巷道即发生变形破坏．
2.2　围岩裂隙发育和地下水的作用
　　-550 m水平车场巷道、硐室在掘进过程中遇到了许多小断层，围岩裂隙极其发育，使锚杆锚固力低，难以形成有效的支护结构．另外围岩裂隙发育，也加大了作用在支护结构上的松散压力和变形压力，加剧了巷道的变形破坏．
　　该车场上距K5砂岩含水层较近，一些巷道硐室长期处于淋水浸水状态，严重削弱了围岩及底板岩层的承载能力，引起巷道发生底鼓及两帮收敛．围岩在水的作用下，其力学性能发生很大变化，如三煤层顶板泥岩在水的作用下，其软化系数达0.10～0.24，弹性模量由自然状态下的8 400 MPa降到2 300 MPa，降低了72.6%，抗拉强度降至天然状态的1/8．围岩强度的降低，必然使得支护结构的承载能力显著下降，并进一步导致围岩塑性区范围的扩大．
　　据中国矿业大学1996年4月的测试研究表明：车集矿车场巷道围岩的松动圈范围达2 m以上，不稳定围岩．
2.3　设计及施工不当
　　车集矿井底车场巷道布置过于集中，且许多临时硐室也集中布置在车场内，出现巷道、硐室纵横交错、立体贯通的局面．在此情况下，各硐室的先后施工造成硐室围岩应力多次重新分布，以及后续工程施工的爆破振动，使先期施工的工程多次受到压力扰动而破坏．而巷道成形不好、支护不及时、爆破振动控制不利及施工质量方面存在的问题，也是造成围岩松动失稳的原因之一．
2.4　底鼓机理分析
　　巷道的底鼓有两方面的原因，一是作用在支护结构上的各种荷载较大，通过顶传递到墙、再

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