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摘 要：本文介绍了软岩矿井主要巷道修复治理技术，从施工中论述了这种技术的应用。通过在红庙煤矿+236卸载硐室，采取全断面锚索、喷射混凝土、帮顶围岩注浆、底板锚索注浆加固等形成有效的联合支护形式，其显著的特点是提高围岩自身的承载能力，尽量保持围岩的原始特征，防止围岩风化，加强底板支护，防止底鼓。
关键词：软岩矿井 卸载硐室 修复治理技术
基于红庙煤矿典型软岩特性突出，围岩具有软、弱、松散、低强度的特点。二井+236卸载硐室位于5-2煤层底板～5-1煤层顶板间，主要由砂岩、泥岩、页岩、煤层组成，围岩在工程压力作用下，产生塑性变形。尤其受五采区、六采区回采工作面的采动影响，造成卸载硐室巷道变形、底鼓，同时因巷道变形影响，卸载坑内的卸载梁发生变形，煤仓内壁局部破损严重，混凝土块脱落、钢筋外露并弯曲；导致巷道高度、宽度以及卸载坑宽度不符合要求，造成煤炭卸载困难。2013年年初，破坏程度不断加剧，每周矿井停产1天，对此处进行巷道拉底、加固，调整卸载滑道，增加卸载坑的宽度，以维持正常的生产，不仅给安全生产造成很大危害，也使企业承受巨大的经济损失。通过分析破环的原因，制定了修复治理方案，并进行施工治理，取得了良好的效果。
1 +236卸载硐室基本情况
红庙煤矿采用斜井-立井混合开拓方式，全井田划分为二个水平开采，目前开采第二水平。+236卸载硐室位于+236运输大巷内（二水平运输大巷），担负着红庙煤矿二井二、五采区3吨底卸矿车煤炭（运输）的卸载和六采区胶带输送机煤炭（运输）的卸载，再通过煤仓、主井胶带输送机实现煤炭连续运输。是矿井的咽喉，因其位置的特殊性，围岩应力分布十分复杂。（具体见+236卸载硐室及相关巷道平、剖面示意图）。卸载硐室原支护形式采用U型钢+料石砌碹+喷射混凝土联合支护方式，支护厚度为600mm，井底煤仓、卸载坑原支护方式均采用钢筋网混凝土进行支护，煤仓支护厚为650mm。
2 卸载硐室变形破坏的原因
一是受采动影响大。虽然卸载硐室与五、六区回采工作面留设了90m的保护煤柱，仍然受到了工作面剧烈的回采动压影响，产生局部应力集中，造成围岩破碎，松动范围大、围岩变形速度快，最终导致卸载硐室巷道、卸载坑及煤仓的变形破坏。
二是巷道围岩岩性差。卸载硐室及井底煤仓均布置在穿层内，围岩条件较差，岩体软弱破碎，节理发育，整体强度低，严重地削弱了围岩的承载能力。
三是先天设计不足。卸载硐室设计施工过程中，卸载硐室巷道的墙基础直接施工在煤仓壁上，致使煤仓壁、卸载坑受力异常，应力集中，煤仓壁及卸载梁承受的压力增大；同时因巷道变形影响，造成煤仓壁及卸载梁变形损坏严重。
四是卸载硐室巷道支护设计不合理。卸载硐室属于高应力集中区，在设计时常采用钢筋混凝土或加厚支护等措施；但原设计未采取有效的加固措施，也没有对底板进行加固，支护强度较弱。
五是风化作用。卸载硐室巷道、卸载坑、煤仓的混凝土开裂后，未及时进行处理，围岩表面与空卸接触，使围岩风化，导致围岩强度减弱，加剧变形破坏。
3 修复技术方案
针对+236卸载硐室破坏的原因，目前的状况以及围岩松软等特点，经分析比较，决定采取如下技术方案：一是拆除卸载硐室变形破坏的碹体，重新进行支护；二是拆除卸载坑内的损坏严重的梁2，重新施工；三是对卸载坑及煤仓内进行加固。
3.1 卸载硐室巷道支护方案
对拆除碹体范围内的围岩，采取全断面锚索、围岩注浆、喷射混凝土、底板锚索注浆加固联合支护方式，（保留卸载坑里侧巷道的直墙段，防止拆除此处以卸载坑里侧中的卸载梁1造成影响）。主要支护参数如下，具体见卸载硐室巷道支护平、断面示意图。
锚索形式和规格：锚索材料为 22mm，1 19股高强度低松弛预应力钢绞线，长度7300mm，钻孔直径30mm，采用两支K25120低粘度树脂药卷锚固；
锚索托盘：采用300mm×300mm×16mm高强度可调心托板及配套锁具。
锚索布置：间排距为0.8m，垂直顶板岩层。
锚索预紧力：120～200kN。
钢筋网：帮顶均采用钢筋网护顶。钢筋网规格为网孔规格100×100mm，网片规格3000×1000mm。
喷射混凝土：为及时封闭围岩，保持围岩的稳定，巷道掘挖后及时喷射混凝土，混凝土标号为C15，厚度100mm。
底板加固：采用锚索组进行注浆加固，选用规格为：φ17.8×12500mm的钢绞线，三根一组制作成多极鼠笼型，配有导向帽，锚入底板，然后对锚索孔注浆，底板铺设400×1200mm的11#矿工钢底梁，在底梁上放规格400×400×16的三孔大托盘及规格200×200×12的三孔小托盘，进行张拉而成。注浆材料选用水泥浆材，即水泥——水玻璃双液浆，水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥，注浆压力2MPa，最后铺设厚度为400mm的混凝土，强度不低于C20。
围岩注浆加固：由于巷道围岩破碎松散，自承强度低，为改善围岩性质，提高围岩的自承能力，真正实现主动支护目的，对围岩进行注浆加固。注浆参数如下：选用水泥浆材，即水泥——水玻璃双液浆，水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥。沿巷道周围每排布置7个注浆孔，排距3.0m，孔深6.0，注浆管规格：使用Φ16mm，长6.0m。固定牢固后，喷射混凝土，以防止跑浆。水泥浆的水灰比控制在（0.65--0.9）：1，水玻璃浓度一般控制在30Be，水泥浆与水玻璃之比为1：（0.1--0.15）。注浆压力2--3MPa。
3.2 卸载坑内的卸载梁加固方案
对卸载坑的梁2进行拆除后，用12mm厚的鋼板做为钢模（角部焊接），侧模之间设拉筋（纵横向间距400mm）。浇灌C30混凝土，再用12mm厚钢模板封盖。使钢模板防止混凝土变形风化，增加梁2的可靠性。 安装钢管支撑，钢管规格D245×12mm，两端与梁2钢模板、梁1预埋件进行焊接牢固，增加卸载坑内的两个梁的强度，防止卸载坑宽度受采动影响而变化。
3.3 卸载坑及煤仓加固方案。
采用锚索、喷射混凝土、注浆的方式对卸载坑及煤仓进行加固补强，锚索形式和规格：锚索材料为 22mm，1 19股高强度低松弛预应力钢绞线，长度7300mm，钻孔直径30mm，采用两支K25120低粘度树脂药卷锚固；锚索间排距为1.0m，垂直围岩。锚索预紧力：120～200kN。
注浆材料选用水泥浆材，即水泥----水玻璃双液浆。注浆参数如下：水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥。沿煤仓周围每排布置7个注浆孔，排距3.0m，孔深6.0，注浆管规格：使用Φ16mm，长6.0m。固定牢固后，喷射混凝土，以防止跑浆。水泥浆的水灰比控制在（0.65--0.9）：1，水玻璃浓度一般控制在30Be，水泥漿与水玻璃之比为1：（0.1--0.15）。注浆压力2--3MPa。
4 修复效果分析
为了检验修复加固效果，对该卸载硐室进行了表面位移的监测，由变形结果可知，施工后刚开始变形较快，变形主要集中在施工后的第一个月，此后变形速度减缓，经过半年的观测，卸载硐室两帮移近量为89mm，顶底板移近量为43mm，两个卸载梁移近量为17mm，现在变形量已稳定，证明修复治理成功。具体见卸载硐室巷道和卸载梁表面位移变形曲线图。
5 主要结论
经过研究与实践，卸载硐室破坏修复治理技术研究取得了较好的效果，主要得出如下结论：
一是采动影响是+236卸载硐室破坏的主要原因；
二是治理受采动影响巷道变形破坏时，提高围岩的自承载能力很重要，应该优先考虑注浆，提高围岩的主动支护能力；
三是应该联合使用多种手段，如锚索、喷射混凝土、注浆等，使其共同发挥作用，增强支护强度；
四是对卸载梁的治理采取钢模板，防止混凝土开裂，与空气接触，发生风化，加剧变形；另外采用钢管对两卸载梁进行加固，增加了支撑的面积和强度，有效保证了卸载坑的宽度。
五是卸载硐室是矿井的关键部位，不允许多次修复，应该加强支护强度，确保修复治理一次到位，保证修复加固后长期安全稳定。
参考文献
[1] 张连福，谢文兵 深井大断面软岩硐室高强稳定型支护技术研究[J]. 山东科技大学学报（自然科学版），2010，29（5）：32-38.
[2] 谢文兵，陆士良 软岩硐室围岩注浆加固作用与浆液扩散规律[J]. 中国矿业大学学报，1998，27（4）.
[3] 罗平平，何 山，张 玮 岩体注浆理论研究现状及展望[J]. 山东科技大学学报（自然科学版）.2005，24（1）：46-48.
[4] 张永成 注浆技术[M]. 北京：煤炭工业出版社.2012.
[5] 冯志强 极破碎煤岩体化学注浆加固材料开发及渗透扩散特性研究[D]. 北京：煤炭科学研究总院，2007.
[6] 何满潮 中国煤矿巷道支护理论与实践[M]. 徐州：中国矿业大学出版社.1996.
[7] 薛顺勋，聂光国 软岩巷道支护技术指南M]. 北京：煤炭工业出版社.2001.
[8] 王连国，李明远，王学知 深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究[J]. 岩石力学与工程学报.2005，24（16）：2889-2893.
作者简介：
王久伟（1970-），男，研究生，职务：总工程师，职称：副高级工程师，单位：内蒙古平庄煤业（集团）有限责任公司红庙煤矿，邮编：024070。
关键词：软岩矿井 卸载硐室 修复治理技术
基于红庙煤矿典型软岩特性突出，围岩具有软、弱、松散、低强度的特点。二井+236卸载硐室位于5-2煤层底板～5-1煤层顶板间，主要由砂岩、泥岩、页岩、煤层组成，围岩在工程压力作用下，产生塑性变形。尤其受五采区、六采区回采工作面的采动影响，造成卸载硐室巷道变形、底鼓，同时因巷道变形影响，卸载坑内的卸载梁发生变形，煤仓内壁局部破损严重，混凝土块脱落、钢筋外露并弯曲；导致巷道高度、宽度以及卸载坑宽度不符合要求，造成煤炭卸载困难。2013年年初，破坏程度不断加剧，每周矿井停产1天，对此处进行巷道拉底、加固，调整卸载滑道，增加卸载坑的宽度，以维持正常的生产，不仅给安全生产造成很大危害，也使企业承受巨大的经济损失。通过分析破环的原因，制定了修复治理方案，并进行施工治理，取得了良好的效果。
1 +236卸载硐室基本情况
红庙煤矿采用斜井-立井混合开拓方式，全井田划分为二个水平开采，目前开采第二水平。+236卸载硐室位于+236运输大巷内（二水平运输大巷），担负着红庙煤矿二井二、五采区3吨底卸矿车煤炭（运输）的卸载和六采区胶带输送机煤炭（运输）的卸载，再通过煤仓、主井胶带输送机实现煤炭连续运输。是矿井的咽喉，因其位置的特殊性，围岩应力分布十分复杂。（具体见+236卸载硐室及相关巷道平、剖面示意图）。卸载硐室原支护形式采用U型钢+料石砌碹+喷射混凝土联合支护方式，支护厚度为600mm，井底煤仓、卸载坑原支护方式均采用钢筋网混凝土进行支护，煤仓支护厚为650mm。
2 卸载硐室变形破坏的原因
一是受采动影响大。虽然卸载硐室与五、六区回采工作面留设了90m的保护煤柱，仍然受到了工作面剧烈的回采动压影响，产生局部应力集中，造成围岩破碎，松动范围大、围岩变形速度快，最终导致卸载硐室巷道、卸载坑及煤仓的变形破坏。
二是巷道围岩岩性差。卸载硐室及井底煤仓均布置在穿层内，围岩条件较差，岩体软弱破碎，节理发育，整体强度低，严重地削弱了围岩的承载能力。
三是先天设计不足。卸载硐室设计施工过程中，卸载硐室巷道的墙基础直接施工在煤仓壁上，致使煤仓壁、卸载坑受力异常，应力集中，煤仓壁及卸载梁承受的压力增大；同时因巷道变形影响，造成煤仓壁及卸载梁变形损坏严重。
四是卸载硐室巷道支护设计不合理。卸载硐室属于高应力集中区，在设计时常采用钢筋混凝土或加厚支护等措施；但原设计未采取有效的加固措施，也没有对底板进行加固，支护强度较弱。
五是风化作用。卸载硐室巷道、卸载坑、煤仓的混凝土开裂后，未及时进行处理，围岩表面与空卸接触，使围岩风化，导致围岩强度减弱，加剧变形破坏。
3 修复技术方案
针对+236卸载硐室破坏的原因，目前的状况以及围岩松软等特点，经分析比较，决定采取如下技术方案：一是拆除卸载硐室变形破坏的碹体，重新进行支护；二是拆除卸载坑内的损坏严重的梁2，重新施工；三是对卸载坑及煤仓内进行加固。
3.1 卸载硐室巷道支护方案
对拆除碹体范围内的围岩，采取全断面锚索、围岩注浆、喷射混凝土、底板锚索注浆加固联合支护方式，（保留卸载坑里侧巷道的直墙段，防止拆除此处以卸载坑里侧中的卸载梁1造成影响）。主要支护参数如下，具体见卸载硐室巷道支护平、断面示意图。
锚索形式和规格：锚索材料为 22mm，1 19股高强度低松弛预应力钢绞线，长度7300mm，钻孔直径30mm，采用两支K25120低粘度树脂药卷锚固；
锚索托盘：采用300mm×300mm×16mm高强度可调心托板及配套锁具。
锚索布置：间排距为0.8m，垂直顶板岩层。
锚索预紧力：120～200kN。
钢筋网：帮顶均采用钢筋网护顶。钢筋网规格为网孔规格100×100mm，网片规格3000×1000mm。
喷射混凝土：为及时封闭围岩，保持围岩的稳定，巷道掘挖后及时喷射混凝土，混凝土标号为C15，厚度100mm。
底板加固：采用锚索组进行注浆加固，选用规格为：φ17.8×12500mm的钢绞线，三根一组制作成多极鼠笼型，配有导向帽，锚入底板，然后对锚索孔注浆，底板铺设400×1200mm的11#矿工钢底梁，在底梁上放规格400×400×16的三孔大托盘及规格200×200×12的三孔小托盘，进行张拉而成。注浆材料选用水泥浆材，即水泥——水玻璃双液浆，水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥，注浆压力2MPa，最后铺设厚度为400mm的混凝土，强度不低于C20。
围岩注浆加固：由于巷道围岩破碎松散，自承强度低，为改善围岩性质，提高围岩的自承能力，真正实现主动支护目的，对围岩进行注浆加固。注浆参数如下：选用水泥浆材，即水泥——水玻璃双液浆，水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥。沿巷道周围每排布置7个注浆孔，排距3.0m，孔深6.0，注浆管规格：使用Φ16mm，长6.0m。固定牢固后，喷射混凝土，以防止跑浆。水泥浆的水灰比控制在（0.65--0.9）：1，水玻璃浓度一般控制在30Be，水泥浆与水玻璃之比为1：（0.1--0.15）。注浆压力2--3MPa。
3.2 卸载坑内的卸载梁加固方案
对卸载坑的梁2进行拆除后，用12mm厚的鋼板做为钢模（角部焊接），侧模之间设拉筋（纵横向间距400mm）。浇灌C30混凝土，再用12mm厚钢模板封盖。使钢模板防止混凝土变形风化，增加梁2的可靠性。 安装钢管支撑，钢管规格D245×12mm，两端与梁2钢模板、梁1预埋件进行焊接牢固，增加卸载坑内的两个梁的强度，防止卸载坑宽度受采动影响而变化。
3.3 卸载坑及煤仓加固方案。
采用锚索、喷射混凝土、注浆的方式对卸载坑及煤仓进行加固补强，锚索形式和规格：锚索材料为 22mm，1 19股高强度低松弛预应力钢绞线，长度7300mm，钻孔直径30mm，采用两支K25120低粘度树脂药卷锚固；锚索间排距为1.0m，垂直围岩。锚索预紧力：120～200kN。
注浆材料选用水泥浆材，即水泥----水玻璃双液浆。注浆参数如下：水泥采用42.5MPa普通硅酸盐水泥。沿煤仓周围每排布置7个注浆孔，排距3.0m，孔深6.0，注浆管规格：使用Φ16mm，长6.0m。固定牢固后，喷射混凝土，以防止跑浆。水泥浆的水灰比控制在（0.65--0.9）：1，水玻璃浓度一般控制在30Be，水泥漿与水玻璃之比为1：（0.1--0.15）。注浆压力2--3MPa。
4 修复效果分析
为了检验修复加固效果，对该卸载硐室进行了表面位移的监测，由变形结果可知，施工后刚开始变形较快，变形主要集中在施工后的第一个月，此后变形速度减缓，经过半年的观测，卸载硐室两帮移近量为89mm，顶底板移近量为43mm，两个卸载梁移近量为17mm，现在变形量已稳定，证明修复治理成功。具体见卸载硐室巷道和卸载梁表面位移变形曲线图。
5 主要结论
经过研究与实践，卸载硐室破坏修复治理技术研究取得了较好的效果，主要得出如下结论：
一是采动影响是+236卸载硐室破坏的主要原因；
二是治理受采动影响巷道变形破坏时，提高围岩的自承载能力很重要，应该优先考虑注浆，提高围岩的主动支护能力；
三是应该联合使用多种手段，如锚索、喷射混凝土、注浆等，使其共同发挥作用，增强支护强度；
四是对卸载梁的治理采取钢模板，防止混凝土开裂，与空气接触，发生风化，加剧变形；另外采用钢管对两卸载梁进行加固，增加了支撑的面积和强度，有效保证了卸载坑的宽度。
五是卸载硐室是矿井的关键部位，不允许多次修复，应该加强支护强度，确保修复治理一次到位，保证修复加固后长期安全稳定。
参考文献
[1] 张连福，谢文兵 深井大断面软岩硐室高强稳定型支护技术研究[J]. 山东科技大学学报（自然科学版），2010，29（5）：32-38.
[2] 谢文兵，陆士良 软岩硐室围岩注浆加固作用与浆液扩散规律[J]. 中国矿业大学学报，1998，27（4）.
[3] 罗平平，何 山，张 玮 岩体注浆理论研究现状及展望[J]. 山东科技大学学报（自然科学版）.2005，24（1）：46-48.
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[7] 薛顺勋，聂光国 软岩巷道支护技术指南M]. 北京：煤炭工业出版社.2001.
[8] 王连国，李明远，王学知 深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究[J]. 岩石力学与工程学报.2005，24（16）：2889-2893.
作者简介：
王久伟（1970-），男，研究生，职务：总工程师，职称：副高级工程师，单位：内蒙古平庄煤业（集团）有限责任公司红庙煤矿，邮编：024070。