作用在巷道底板岩层上,从而造成底板荷载集中度较大,使其在底板承载能力不足的情况下必然产生塑性变形,导致底板破坏鼓起.底板发生底鼓,必然影响帮的稳定,出现内挤、倾斜、失稳,且两帮内挤失稳也扩大了底板岩层梁的跨度,加速了底板岩层的底鼓.其二是由膨胀应力引起的.膨胀应力来自两个方面:一是长期被高压压实的岩石失去这个压力后,在应力重新分布的过程中,一些岩石会出现弹塑性膨胀;二是一些含有蒙脱石等强膨胀性粘土矿物的岩层,风化吸水后剧烈膨胀,使得巷道的底板不稳定,从而出现底鼓现象.
3 井下硐室工程修复加固方案
修复加固方案是根据地质资料、围岩松动圈大小、硐室破坏情况及破坏原因而制定的.通过对车集矿井底车场巷道硐室破坏情况的调查,以及对其破坏原因及机理分析可知,巷道的破坏是由多种因素综合使用的结果.因此,防止巷道破坏也应采取多方面的措施,使巷道的变形和破坏控制在允许的范围内.
通过分析比较和多次讨论,最后确定了-550 m水平井下硐室顶及两帮采用长、短组合锚杆注浆加固方案,底板卧底后亦采用底板组合锚杆注浆加固方案.
4 锚注法支护机理
锚注法加固方案是在锚喷或混凝土砌碹支护基础上,增加长短注浆锚杆、树脂锚杆、底板锚杆等,并进行壁后注浆,以增加支护结构的整体性和承载能力.该方案既具有锚杆支护的柔性与让压作用,又具有砌碹的刚性支护作用,组成了多种支护体系以共同维持巷道硐室的稳定,但其关键技术仍在于锚注法支护技术.注浆锚杆集锚固与注浆为一体,利用注浆管兼做锚杆,通过向注浆锚杆注入浆液,封堵围岩裂隙,隔绝空气,防止围岩风化及围岩被水浸湿而降低强度.注浆锚杆注浆后将松散破碎的围岩胶结成整体,从而提高岩体的粘聚力、内摩擦角及弹性模量.注浆后使碹体壁后充填密实,从而避免碹体出现应力集中点而首先破坏.注浆使端头锚固锚杆变为全长锚固,形成可靠有效的组合拱.浆液充填围岩裂隙,配合锚喷或锚杆砌碹支护,形成一个多层有效组合拱支护结构,即碹体组合拱、锚杆压缩区组合拱、浆液扩散加固拱及碹体与压缩区之间的浆液加固拱.多层组合拱既扩大了支护结构的有效承载范围,又提高了支护结构的整体性能和承载能力(如图1所示).
由于注浆使得组合拱厚度加大,从而减小了作用在底板上的荷载集中度,减少了底板岩石中的应力,减弱了底板的塑性变形,减轻了底板的底鼓.底板的稳定有助于两帮的稳定,在底板两帮稳定的情况下,又能保持拱顶的稳定.顶板的稳定不仅仅取决于顶板荷载,在非破碎带中,关键取决于底板与两帮的稳定.因此,注浆支护的重点是保证底板与两帮的稳定,从而保证整体支护结构的稳定.
如果锚杆长度增加到4.0~5.0 m,就可使锚杆伸入到较稳定的岩层中形成较大的组合拱,从而扩大锚杆的控制范围.
5 加固支护设计及支护参数
5.1 支护结构设计
马头门设计采用长短组合,锚杆锚注加固.两帮底角及拱基线部位则布置长注浆锚杆,其余部位布置树脂锚杆和普通注浆锚杆,二者隔排均布,锚杆间排距为1.0 m×1.0 m,锚杆间横向全断面采用钢筋带连为一整体.
中央泵房也采用长短组合锚杆锚注加固,两帮底角以及拱基线部位则布置两根长注浆锚杆,其余的部分采用全断面普遍注浆锚杆与树脂锚杆支护,每两排树脂锚杆间加一排注浆锚杆,锚杆间排距为1.0 m×1.0 m,锚杆间横向全断面采用钢筋带连接,底板卧底后采用组合注浆锚杆、树脂锚杆同排布置,间排距为1.0 m×1.0 m.中央变电所两帮先破帮涮大至设计断面尺寸,然后再采用注浆锚杆、树脂锚杆联合支护,两类锚杆隔排布置,锚杆间排距为800 mm×800 mm.锚杆横向采用钢筋带连为一体,底板采用注浆锚杆与树脂锚杆同排布置注浆加固方法,间排距为800 mm×800 mm.泵房支护结构如图2所示.
5.2 支护参数的确定〔1〕
长注浆锚杆采用