复杂地质条件下破碎围岩巷道支护加固技术研究与应用

收稿日期：２０２０?０２?１０作者简介：畅　征（１９９０－），男，山西大同人，助理工程师，从事生产技术管理工作。

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０２０．０４．０２３巷道过断层破碎带围岩加固技术畅　征（大同煤矿集团同家梁矿，山西大同　０３７１００）摘　要：针对煤矿巷道过断层破碎带存在支护较困难的问题，通过采用架棚充填和自制注浆管注浆的方法，实现了对破碎围岩的加固，是一种有效的掘进巷道过破碎带手段。

关键词：注浆；过破碎带；掘进中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０２０）０４?００５７?０１１　工程背景某矿新水平开拓项目主运输大巷设计长度为２００６ｍ，断面为３．８ｍ×３．５ｍ，该巷从２０１８年１０月正式开始掘进，先后遇见两条落差大于２０ｍ的断层。

２０１９年９月在掘进至１５２０ｍ处，围岩受断层带影响造成煤层粉碎，片帮严重，经过现场论证，采用１１号工字钢棚配锚索联合加强支护。

采取该方式掘至１５８４．３ｍ处揭露断层（该断层产状：７０°∠７８°，落差近２８ｍ）并进入断层破碎带，断层带内充填受挤压浅灰色中砂岩和煤泥。

掘进至１６０６．９ｍ处断层破碎带仍未穿过，巷道冒落（冒落长度６ｍ，最高处有８ｍ）、片帮严重，而且在已施工巷道１５５９～１６０６．９ｍ段受来压造成１１号工字钢棚变形严重。

从现场施工情形看，现有支护方式已不能满足实际安全施工要求，该大巷作为主运输巷道，服务年限较长，为保证目前安全施工和今后的运行、维护，现急需采取措施，对该巷道过断层破碎带支护进行探索、研究，确保巷道安全施工［１－２］。

２　治理方案２．１　架棚充填经过调研及现场论证，决定从１５５９ｍ处至１６０６．９ｍ开始在原有的工字钢钢棚两腿之间套入Ｕ２９钢棚，棚距中对中６０８ｍｍ，上双层钢筋网，对冒顶区用防腐方木充填背实。

套棚完成后，向前掘进时先对顶板破碎段提前注入玛丽散固化顶帮，根据现场围岩情况选择风镐或爆破作业，超前管棚作为临时支护，６００ｍｍ为一个施工循环，架设２９号Ｕ型钢棚，直至进入稳定围岩后方可变为原设计支护。

Vol. 30 ! No. 5May 2021第30卷第5期2021年5月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE破碎煤岩巷道注浆加固材料实验及应用研究梁旭超】，马振乾12!祖自银2,李桂臣3,韩 森】，K 瑞冲】，杨 威2（1.贵州大学矿业学院，贵州贵阳550025$2.贵州盘江煤电集团技术研究院有限公司，贵州贵阳550081；3.中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏徐州221116）摘要：为了解决破碎煤岩巷道支护难题，针对山脚树煤矿226轨道石门存在埋深大、高应力及穿过近距离煤层群特点，通过对226轨道石门进行现场调研及理论分析研究巷道变形破坏特征，拟采用超细水泥-普通水泥为注浆材料对破碎石门巷道进行注浆加固作业&通过对浆液浇筑试件进行单轴压缩、劈裂及压汞室内试验，研究了不同超细水泥成分占比及不同水灰比浆液力学参数特征及孔径分布规律，研究表明：随 着超细水泥占比的增加，浆液浇筑试件抗压强度及弹性模量呈现先增大后减小，孔隙度降低，小孔及微孔 孔容比上升；根据室内实验数据，确定了最优的注浆材料配比，结合现场围岩地质情况，提出“双层锚网+ 中空注浆锚索”支护方案。

现场监测应用新的注浆支护方案顶底板变形量减少了 85%，两帮变形量减小了86%，表明浆液对破碎围岩巷道具有良好的固化效果&关键词：破碎煤岩；注浆加固；孔径分布；超细水泥中图分类号：TD853文献标识码：A 文章编号：1004-4051（2021）05-0149-06ExperimentandapplicationofgroutingreinforcementmaterialforbrokencoalandrockinroadwayLIANG Xuchao 1 , MA Zhenqian 1,2 , ZU Ziyin 2 , LI Guichen 3 , HAN Sen 1 ,GUAN Ruichong 1 , YANG Wei 2(1. Mining College , Guizhou University , Guiyang 550025 , China ；2 GuizhouPanjiangCoalandElectricityGroupTechnologyResearchInstituteCo. Ltd.Guiyang550081 China ；3.Key Laboratory of Deep Coal Resource Mining of the Ministry of Education ,SchoolofMines China University of Mining and Technology Xuzhou221116 China )Abstract : To solve the supporting problem of broken coal and rock in roadway,in view of the characteristicsoflarge depth !high stress and passing through close coalseam ofthe 226 rail haulage cross-cut of Shanjiaoshucoalminethroughthesiteinvestigationandtheoreticalanalysisof226railhaulagecross-cut !the deformation and failure characteristics of the roadway are studied and superfine cement ordinary cement is proposed to be used as grouting material to reinforce the broken crosscut roadway. Based on the uniaxialcompressionsplittestandmercuryinjectionlaboratorytestsofsamplesthemechanicalparametersandporesizedistributionofpouringslurrywithdi f erentproportionofsuperfinecementand watercementratioare studied The results show that withtheincreaseoftheproportion ofsuperfinecement !thecompressivestrengthandelasticmodulusofpouringslurryfirstincreaseandthendecreasetheporositydecreases and收稿日期：2020-07-26 责任编辑：赵奎涛基金项目：国家自然科学基金资助（编号= 51904080）；贵州省基础研究计划项目资助（编号：黔科合基础〔20195116号）贵州省科技支撑计划 项目资助（编号：黔科合支撑40205Y026号$中国博士后科学基金资助（编号：201864M1525）第一作者简介：梁旭超#995-$男，贵州都匀人，硕士研究生，研究方向为岩石力学与巷道围岩控制，E-mail :liangxcgzu@ 163. com 。

复杂地质条件下的隧道施工技术在现代交通基础设施建设中，隧道工程扮演着至关重要的角色。

然而，当面临复杂地质条件时，隧道施工面临着诸多严峻的挑战。

复杂地质条件包括但不限于软弱围岩、断层破碎带、岩溶地质、高地应力、富水地层等，这些因素极大地增加了施工的难度和风险。

为了确保隧道工程的安全、质量和进度，必须采用一系列先进、科学的施工技术。

软弱围岩是隧道施工中常见的复杂地质情况之一。

在这种条件下，围岩的自稳能力差，容易发生变形和坍塌。

为了应对这一问题，通常会采用超前支护技术，如超前小导管、超前管棚等，预先对围岩进行加固，提高其稳定性。

同时，在开挖过程中，应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则，尽量减少对围岩的扰动。

采用台阶法、环形开挖预留核心土法等较为稳妥的开挖方法，能够有效地控制围岩的变形。

断层破碎带是另一个让施工人员头疼的问题。

断层带内岩石破碎，裂隙发育，岩体强度低，且常常伴有地下水的涌出。

在穿越断层破碎带时，首先需要进行详细的地质勘察，准确掌握断层的位置、规模和性质。

施工中，可以采用超前地质预报技术，如地质雷达、TSP 等，提前探测前方的地质情况，为施工提供依据。

对于断层破碎带的处理，一般采用注浆加固的方法，将破碎的岩体固结起来，提高其整体性和强度。

在开挖时，要严格控制开挖进尺，加强支护措施，如采用钢拱架、锚网喷联合支护等，确保施工安全。

岩溶地质也是隧道施工中不可忽视的复杂情况。

岩溶地区可能存在溶洞、溶腔、暗河等，给施工带来很大的不确定性。

在施工前，要进行充分的岩溶探测，了解岩溶的分布和发育情况。

对于规模较小的溶洞，可以采用回填、跨越等方法处理；对于规模较大的溶洞或暗河，需要采取特殊的处理措施，如架桥、改道等。

在施工过程中，要加强对地下水的监测和处理，防止突水、突泥等事故的发生。

高地应力条件下，隧道围岩容易产生岩爆等现象。

为了降低岩爆的危害，一方面可以通过优化开挖方法和支护参数，改善围岩的受力状态；另一方面，可以采取喷水、钻孔卸压等措施，释放围岩内部的应力。