導語：注漿加固軟巖巷道策略及穩定性一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

地下巷道開掘誘發應力重新分布而導致的巷道變形趨于穩定后，圍巖的流變速率及流變引起的圍巖變形量，不僅和圍巖的應力水平有關，而且和圍巖本身的物理力學性質以及巷道所受到的人為擾動因素也密切相關。當巷道圍巖為軟巖時，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定，導致巷道由于變形量過大而不得不一次次地重復翻修。實踐證明，注漿加固是改變軟巖性質、特別是軟巖流變性質的最有效手段之一。特別是近4O年來，隨著新奧法隧洞施工理念、錨噴加固技術、注漿加固技術的廣泛推廣和應用，人們對軟巖的水理性質、軟巖巷道的圍巖變形特征以及軟巖巷道支護的基本原則等都有了一定程度的認識與了解。然而，由于軟巖巷道的圍巖變形具有明顯的隨時間增長而增加的時間效應，而且圍巖變形對應力擾動和環境變化非常敏感等特點，使得一些傳統的巷道支護方式(包括按目前較為流行的新奧法原理設計的錨噴支護)無法滿足巷道圍巖的變形要求，從而造成巷道頂板塌落、側幫大面積開裂、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形式存在的問題

相對于傳統的框架式結構支架而言，錨噴支護仍然是軟巖條件下的最佳巷道支護形式，也是軟巖巷道首選的支護形式之一。但限于目前人們對軟巖巷道及其支護性質認識上的不足，加之普通的錨噴支護(包括普通錨噴加各種形式的框架形式支架的聯合支護)形式無法滿足軟巖巷道大變形量的要求，采用普通錨噴(聯合)支護的軟巖巷道往往也由于收斂變形過大而失穩破壞。通過大量的現場實際觀測與實驗室測試，軟弱圍巖條件下普通錨噴支護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、強度顯著降低。當巷道圍巖為軟弱圍巖時，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，常常造成噴層開裂、破壞、甚至剝落，導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、強度降低。

(2)普通錨桿的加固作用無法充分發揮。全長粘結金屬樹脂錨桿錨固情況的現場調查結果表明：當噴層破壞，巖層塌落時，錨桿實際上有很長一段處于懸空無黏結狀態。即便在有樹脂同錨桿桿體黏結的地方也不是連續和完全充滿的，其結果是導致錨桿總的有效黏結長度的降低，降低了錨桿的黏結阻力；不但錨桿的承載作用無法充分發揮，同時也難以充分調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體系的最薄弱環節之一。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。但由于目前國內受鉆孔機具等問題的影響，底板孔眼的鉆鑿工作比較困難，現場大多數地下巷道的底板都未進行支護或加固處理。在巷道周邊集中應力及底板水的浸蝕作用下，底板往往成為整個巷道支護系統的薄弱環節，成為圍巖變形破壞的突破點，繼而引發巷幫、頂板的變形破壞，最終導致整個支護系統的破壞失穩。以上三方面問題的存在，充分暴露了使用普通錨噴支護技術維護軟巖巷道的缺點。這就促使人們必須在全面分析軟巖巷道變形特點的基礎上，尋找一些以提高圍巖自身承載能力為技術途徑、以支護與圍巖聯合共同發揮作用為目的、更適合軟弱圍巖變形特點的支護或加固方式來解決軟巖巷道的維護問題。

3錨噴支護軟巖巷道圍巖變形實測分析

軟弱圍巖條件普通錨噴支護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定等方式表現出來。根據采用普通錨噴支護形式維護的某煤礦回風大巷和運輸大巷軟巖地段，圍巖變形的現場實際測量結果，新掘出的巷道初始變形速度高達每天幾十毫米，圍巖變形趨于穩定的時間較長，并且變形速度趨于穩定后，圍巖仍以較高的速率持續流變，巷道的累計變形量短期內即可高達幾百毫米。經過翻修的巷道，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定下來。為進一步分析普通錨噴支護軟巖巷道圍巖的變形破壞規律，緊跟巷道掘進工作面設置測點，測量巷道的水平移近和垂直變形情況。連續半年多觀測所得到的巷道水平和垂直變形結果如表1所示。根據函數逼近和回歸分析理論，以及實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間的變化規律。設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為時間，d；A、B為待定常數。根據表1中的數據，通過回歸計算，得到待定回歸系數A、B，以及相關系數R分別為：A=128．8；B=0．21；R=0．997。將回歸所得的系數A、B代人式(1)中，可以得到普通錨噴支護巷道圍巖水平位移量隨時間變化的函數關系為：u=AtB=128．8t(R=0．997)(4)根據極值分析原理，分析式(4)可以看出：由于巷道水平變形量M在t>0的區域內是一個發散函數(如圖1中的線2所示)。因此隨著時間的增加，巷道水平移近量將持續增加，最終超過支護系統的允許變形量，引起巷道破壞失穩。同樣，對巷道水平變形速度進行回歸分析，得到水平變形速度t，隨時間t的變化關系(圖1中的4線所示)。函數關系如式(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的區域內是一個收斂于O．5611的收斂函數，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，應當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，以相同的數學分析方法，可以分析得到巷道的垂直變形量和垂直變形速度隨時問變化的函數關系，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間的增長而發散，最終導致巷道因變形量超過其支護系統所允許的變形范圍而破壞失穩，不得不多次進行巷道的整理和翻修。

4錨注加固軟巖巷道圍巖變形實測與分析

作為控制軟巖巷道礦壓顯現與巷道維護的有效手段之一，近年來錨注加固技術，特別是全斷面錨注加固技術受到了人們越來越多的重視。軟巖巷道實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。水泥漿液凝結后，巖體的物理力學性質得以改善，巖體自身的承載能力得到加強，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，最終使整個巷道支護系統能夠長期地穩定下來。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結束語

(1)采用普通錨噴支護手段維護軟巖巷道時，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、強度顯著降低。不但使普通錨桿的加固作用無法充分發揮，同時也難以充分調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體系的最易破壞的環節之一。

(2)由于普通錨噴支護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間的增長而發散的，這就是巷道開掘影響趨于穩定后，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軟巖巷道時，由于注漿漿液改善了巖體的物理力學性質，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定的問題。