工業(yè)試驗實施方案細綱
按照一般規(guī)律，工業(yè)試驗應在實驗室實驗和足夠的理論研究結果出來之后進行。但是，鑒于目前李雅莊礦軟巖大巷居高不下的支護成本和由于反復翻修而占據(jù)大量人力、財力，嚴重制約著李雅莊礦的經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率，迫切需要對上前的支護現(xiàn)狀進行改革，現(xiàn)依據(jù)已有的理論研究成果和國內(nèi)外類似條件下的支護經(jīng)驗，擬定出355運輸大巷支護的工業(yè)試驗初步方案，在實施過程中，根據(jù)根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題和支護質(zhì)量監(jiān)測結果，再進行進一步的修改和完善，即采用施工監(jiān)測與反饋的設計方法，使支護方案逐步完善。
1、355運輸大巷概況
2、掘進工藝
355運輸大巷采用鉆爆法掘進。有關掘進施工工藝、參數(shù)和工序銜接等按原作業(yè)規(guī)程進行。
3支護方案總體設計
通過對李雅莊礦355運輸大巷的初步調(diào)查與分析，認為該巷道圍巖具有薄層狀、碎裂、松散、膨脹、強風化蝕變和高地應力作用等特征，屬于典型的軟巖巷道。以此為依據(jù)，設計該巷道的總體支護方案為：
①為保證今后巷道底臌嚴重時清底工作的順利進行，在原設計斷面的基礎上，將巷道底板向下超挖400mm。
②巷道開挖達到設計斷面要求后，立即向圍巖表面薄噴一層（厚約3~4mm）凈水泥漿，以封閉圍巖表面，提高圍巖表面的粘結力。
③進行全斷面錨-梁-網(wǎng)基本支護。
④加打頂板快速承載小直徑錨索。
⑤對巷道圍巖進行初次噴射混凝土，噴厚40~60mm（預留錨索孔和注漿孔位置）。以上①—⑤工序必須連續(xù)進行。
⑥滯后迎頭40m左右（或掘后30d左右）對巷道圍巖進行注漿加固。
⑦滯后注漿20~30m（或注漿后20~25d），對巷道全斷面進行第二次噴射混凝土，頂、幫噴至設計厚度200mm，底板視前期底臌變形量大小噴至原設計高度（噴厚—前期底臌量）。$Page_Split$
4 施工技術與工藝
4·1薄噴凈水泥漿
巷道斷面形成后，立即向圍巖表面薄噴一層凈水泥漿，噴射厚度3~4mm。凈水泥漿水灰比0.44：1，速凝劑摻加量為水泥重量的3%，TY—B型有機硅防水劑摻量為水泥重量的1.2%。
4·2錨-梁-網(wǎng)基本支護
①基本支護的作業(yè)順序：先拱頂，后兩幫，最后底板。
②錨桿參數(shù)：采用霍州礦務局生產(chǎn)的螺彈劾鋼錨桿。錨桿材料的力學牲風表1所示。錨桿直徑Φ=22mm，錨桿長度L=2500—3000mm；兩幫和底板錨桿間距800mm，拱部錨桿間距785mm，錨桿排距700mm，巷道周邊共22根基本錨桿，其中底板7根，兩幫各3根，頂拱部9根。
③錨桿鉆孔機具與鉆孔直第七選擇：采用風動錨桿鉆機打頂板錨桿孔，強力煤電鉆（1.5KW）打幫錨桿孔和底錨桿孔。根據(jù)國內(nèi)外試驗研究結果，當使用無縱筋左旋螺紋鋼錨桿時，鉆孔直第七與錨桿直第七之差應在4~10mm之間；當使用帶縱筋月牙肋建筑螺紋鋼錨桿時，鉆孔直第七與錨桿直第七之差應在6~12mm之間。為了獲得較大的錨固力和較好的支護效果，上述數(shù)值一般應取中間偏下值。我國煤礦上前主要應用的鉆孔直徑有Φ28mm、Φ33mm和Φ43mm等幾種。因此，頂板采用Φ27mm鉆頭和Φ19mm六方鉆桿，兩幫和底采用Φ27mm鉆頭和飛龍鉆桿打幫孔和底孔。錨桿孔深為2.5~3.0m（視鉆孔機具的性能而定，盡量鉆到3.0m深）。
④錨固形式：錨固形式有全長錨固和端頭錨固兩種。全錨與端錨相比有如下優(yōu)點：第一，在巷道圍巖較破碎的情況下，全錨后圍巖的整體性得到加強，提高。第二，全長錨固時，“銷釘作用”使錨桿沿鉆孔的全部長度范圍內(nèi)的圍巖都受到變形約束，限制了離層現(xiàn)象的發(fā)生，保持了巷道圍巖的穩(wěn)定性。第三，全長錨固時鉆孔中沒有任何空隙，錨固劑和桿體的存在將增加層面間的搞剪能力，減輕層面間相互錯動現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高頂板穩(wěn)定性。第四，全長錨固有效地提高了錨桿支護系統(tǒng)的剛度，限制圍巖變形的發(fā)生。因此為了最大限度地發(fā)揮錨桿支護的作用，采用全長錨固。
⑤錨固劑及其長度：采用樹脂卷錨固劑。樹脂卷直第七一般應比鉆孔直第七小4~6mm，由于鉆孔直徑為28mm，故選擇直徑為23mm的樹脂卷。
經(jīng)計算：頂板錨桿錨固劑長度1.59m
為了保證錨桿盡快獲得錨固力，提高掘進速度，需要在鉆孔中裝入兩種速度的樹脂錨固劑，孔底為一卷快速藥卷，凝膠時間0.5—1.0分鐘，其余為中速藥卷，凝膠時間3—4分鐘。在實際施工中，每孔使用CK2333一卷和Z2388二卷。
底板和兩幫錨桿錨固劑長度：上前我國可以用于底板和兩幫錨桿鉆孔的主要設備是煤電鉆，由于受攪拌力矩的限制，不能實現(xiàn)長錨桿全長錨固。因此，一般采用加長端頭錨固方式。根據(jù)錨桿桿體極限載荷和樹脂卷與圍巖的粘結強度確定錨固長度2.26M
在實際施工中，每孔使用CK2333和Z2388各一卷。
⑥托梁、護網(wǎng)及托板：托梁采用φ16圓鋼焊制的鋼筋梯子梁，兩幫的鋼筋梯子梁長度為3.5m，拱部和底板的鋼筋梯子梁長度為5m，在錨桿位置均焊有100mm長橫撐格。護網(wǎng)為10#鉛絲編制的普通菱形金屬網(wǎng)。托板的承載能力應與錨桿的力學性能相適應，使用中間突出的Φ140×8mm中孔Φ24mm的圓形鋼托板。
⑦錨桿施工工藝：每循環(huán)錨桿支護的施工工藝為，打頂板中間一個錨桿眼——鋪設頂網(wǎng)、鋼筋梯子梁——裝樹脂卷——安裝中間頂析錨桿——用錨桿機打其貨幣流通錨桿孔并安裝錨桿——打兩幫錨桿孔，鋪設護網(wǎng)、頂梁，安裝錨桿——打底板錨桿孔，鋪設護網(wǎng)、頂梁，安裝錨桿。
4·3當基本支護完成以后，立即進行頂板快速承載小直徑錨索的施工。試驗兩種錨索布置方案。方案一：在巷道拱頂軸線上和距巷道拱頂軸線向兩邊各1.8m處布設三道錨索，錨索行距1.8m，排濾2.1m，喬三根。方案二：在距巷道拱頂軸線向兩邊各1.1m，錨索行距2.2m，排距2.1m，每排兩根，礦壓觀測結果分析后，決定取舍和進一步修改。
錨索為單根鋼絞線的小錨索，錨索規(guī)格為Φ15.24mm的7股低松弛鋼絞線。用國產(chǎn)風動錨桿鉆機打錨索孔，錨索孔直徑28mm。托梁為14#槽鋼，每節(jié)長度2.3m。預應力自由錨索在結構上可分為錨固段、自由估和孔口固鎖段三部分。鋼絞線長10.0m，錨索孔深9.5m，外露0.5m。按錨固劑與圍巖（煤）的最小粘結力和錨索的破斷載荷估算錨固段長度及用Φ23的樹脂卷長度。
在實際施工中，每孔使用1卷K2333卷，其余為Z2388卷。
擇 卷攪拌后1小時就可上好槽鋼和外錨具張拉預緊，為使錨索產(chǎn)生足夠張力，用專用張拉泵張拉錨索，井下常用的張拉泵型號為：YBZ2×0.5-63，其主要性能指標為：額定壓力63Mpa，額定流量2×0.5L/min。在實際施工中，預緊力以100KN為宜。
4·4初次噴射混凝土
基本支護完成后，立即對巷道全斷面圍巖表面進行初次噴射混凝土，噴層厚40~60mm（預留錨索孔和注漿孔位置）。噴漿材料、噴漿技術與工藝按原作業(yè)規(guī)程進行，但在原噴漿材料中加入TY—B型有機硅防水劑，摻量為水泥用量的1.1%~1.4%（或每立方混凝土摻防水劑5Kg）。實驗表明，在水泥砂漿中按一定比例摻入防腐水劑，可使搞水壓能力達到1.2NPA，而未摻防水劑的搞水壓能力為0.6Mpa左右，搞壓強度比普通水泥砂漿高72%，搞彎強度可提高約94%。
有機硅防水劑在硅酸鹽類建筑材料中的防水機理為：有機硅防水劑的主要萬分是甲基硅醇鈉，在水和二氧化碳作用下，生成甲基硅醇。反應生成碭硅醇基（3SI-OH）很活潑，一方面能進一步反應，縮合成高分子化合物——網(wǎng)狀有機硅樹脂膜（體型結構具有憎水性）。另一方面由于硅酸鹽建筑材料表面含有很多硅醇基，這些硅醇基能與防水劑的硅醇基反應脫水交聯(lián)，而使其表面鍵合上徑基（憎水基），從而使其結構完全等同于有機硅樹脂，降低表面張力，使水的接觸角增大（105°左右），實現(xiàn)“反毛細管效應”，即建筑材料的表面張力降低到甲基硅醇鈉的表面張力水平，這就防止了水以液態(tài)形式滲入到工程材料的內(nèi)部，具有高效防水作用。而空氣和水汽可無阻礙地通過防水膜滲透出來，故仍可保持工程材料的透氣性能。
有機硅防水劑在非硅酸鹽建筑材料中的防水機理：因水溶性甲基硅醇納具有堿性和離子的特征，它可以從非硅酸鹽材料——石灰石（CACO3）中浸出少量碳酸鹽離子，然后再發(fā)生取代反應生成化學鍵，甲基硅醇納中甲基鍵合到了石灰石表面，從而使石灰石表面具有憎水性，也同樣產(chǎn)生防水效果。
4·5巷延圍巖注漿加固
4.5.1注漿加固的技術原理
從灌壓粘土漿開始，注漿技術已有200年歷史，注漿用于井下巷道也已有近百年。60年代以后，隨著注漿技術的發(fā)展，特別是漿液材料的多樣化和效能的突飛猛進，注漿技術在地下工程，也包括在煤礦中的應用就更為普遍，它在煤礦井直一般可以用于堵水、滅火、密封瓦斯以及對軟巖和構造破碎層進行加固，處理圍巖冒落塌坍事故，進行巷道修復等。近20年，由于現(xiàn)代支護理論的進步和注漿加固能力的提高，圍巖注漿加固的巷道穩(wěn)定技術在原蘇聯(lián)、德國等地開始研究和應用。
注漿加固圍巖的巷道穩(wěn)定技術，是一種在巷道中滯后作業(yè)的后注漿技術。它與在巷道破碎圍巖地段的修復工作不同，這種注漿工作是在巷道沿未穩(wěn)定的過程中進行的，是為巷道進一步穩(wěn)定提供更好的圍巖條件。
圍巖的性質(zhì)和巷道開挖后圍巖的狀態(tài)是巷道穩(wěn)定的重要因素，由開挖所造成的圍巖高應力中的相當一部分可由圍巖本身承擔。一旦巖體被破壞而喪失強度，它不公不能成為巷道的穩(wěn)定因素，反而會成為支護的載荷。注漿加固就是在巷道開掘后圍巖變形尚未穩(wěn)定時，利用漿液來充填和固結被破壞了的或者是原有的裂隙面，提高巖體強度，充分發(fā)揮巖體的承載能力，參與巷道圍巖內(nèi)應破裂后注漿體固結強度可以達1~6Mpa，這個數(shù)量和目前各種支護強度（包括砼碹和U型鋼支護）相比要高出5~10倍。因此，它是一種經(jīng)濟而有效的巷道穩(wěn)定手段。
巷道開掘以后，由于應力集中和應力狀態(tài)的改變，造成圍巖因壓力過大而出現(xiàn)變形和破壞，一方面由于圍巖的強度降低產(chǎn)生較大的張開裂隙，同時又導致圍巖的變形和破壞進一步惡化并向深處發(fā)展，如此反復，直至實現(xiàn)新的平衡，這一過程根據(jù)巖石性質(zhì)不同，可能要持續(xù)一、二個月或者更長的時間。對于一些相當軟弱的巖石，由于巖石沒有其它的強度能力補充，也會出現(xiàn)長時間不能穩(wěn)定的情況。顯然，在巷道穩(wěn)定的過程中恢復破裂后的巖石強度，為圍巖提供足夠的平衡能力，就能抑制圍巖平衡過程中的進一步變形和破壞。當然，圍巖平衡狀態(tài)不同，巖石的破裂程度不同，注漿加固的條件和要求就不一樣，最終的加固效果也不相同。因此，根據(jù)圍巖變化過程和注漿回固的能力，考慮圍巖變化的動態(tài)影響，造反合適的加固時機，對于注漿加固的巷道穩(wěn)定技術來說是一個重要的技術因素。$Page_Split$
4·5·2注漿加固時機選擇的原理
按現(xiàn)代支護理論，巷道圍巖穩(wěn)定后的變形大小主要和圍巖的破壞程度與破壞范圍大小有關，而圍巖的破壞程度和破壞范圍大小除了和巖體原來的強度和圍巖應力大小有關外，還和支護強度和支護作用時間有關。有效地進行注漿加固的先決條件是：①漿液能夠在圍巖中均勻地流動滲透到達一定的范圍；②注漿后能夠明顯地提高圍巖的強度和整體承載能力。漿液在巖體中的流動滲透取決于巖體中的裂隙發(fā)育和應力分布情況；固結巖體強度的大小取決于漿液的強度和自身的強度。
①考慮漿液易于滲流。隨著掘進工作面向前推進，巷道圍巖裂隙發(fā)育有個過程。在不同時間注漿漿液滲入圍巖的難易程度不同。巖石滲透試驗表明，在多數(shù)情況下，巖石裂隙發(fā)育程度（滲透性）最好的狀態(tài)，既不在強度峰值，也不在完全破壞后的殘余強度階段，而是在強度峰值后的某個位置上，這個位置是既有利于注漿，又有利于達到加固效果的狀態(tài)。
靠近掘進工作面裂隙張開度小、間距大、密度小、巖體相對完整。隨后裂隙不斷發(fā)育，張開度可達8—10mm以上，間距變小，巖體逐漸破壞。當離開掘進頭更遠時，圍巖進一步變形破壞，裂隙密度增加幅度緩慢，或基本不變，但裂隙張開度明顯變化，呈閉合的細線型。從裂隙發(fā)育的基本規(guī)律可以看出，由于掘進迎頭附近裂隙未充分發(fā)育，故漿液較難滲入圍巖，若在迎頭附近注漿，對注漿壓力、封孔要求等都要提高，并且與掘進工作相互影響，難于實現(xiàn)有效的注漿。注漿滯后掘進工作面一個合理的距離，在適當?shù)姆秶鷥?nèi)圍巖裂隙發(fā)育最充分，巷道圍巖應力釋放，趲低就力的平衡狀態(tài)，漿液易于滲入圍巖，對注漿材料性能和工藝的要求相對較低，注漿有利于降低對固結材料的強度和變形性能的要求。滯后時間過長，裂隙趨向閉合，圍巖進一步破壞并向深部發(fā)展，對注漿不利。
②考慮注漿固結體強度。注漿時間越早，注漿加固體及時起作用，圍巖破壞變形小，圍巖強度損失相對較少，維持巖石的強度水平越高，顯然對圍巖變形的抑制能力也越高，巷道也越易穩(wěn)定。但是，由于此時圍巖的本身強度相對較高，和圍巖強度相匹配的漿液強度也要求相對較高，為滿足漿液固結體的承載能力和變形能力都能和較長時間的應力和較大的變形要求相適應，這就要求漿液有更高的強度與變形性能及良好的滲透性能。
如果漿液性能較低，則可適當把注漿時間推遲。由于圍巖破裂后承載能力的降低，圍巖的內(nèi)應力也相識降低，固結的巖體可以在這種低應力狀態(tài)下參與圍巖的平衡過程，由于圍巖的剩余變形相對較小，所以漿液所需適應固結后的一般情況下，圍巖強度隱低越嚴重，固結巖體的強度也越低，對控制巷道后期變形的“儲備”也越小。如果圍巖自身強度喪失殆盡，也就難以再靠對其注漿來恢復強度和維持巷道的穩(wěn)定。因此注漿時間不能滯后太長，以保證圍巖本身有足夠的強度。
如果圍巖比較軟習，注漿的加固強度高，則注漿時間相應要早，盡量及早發(fā)揮注漿加固效果，比如在松軟煤層中注漿加固易及早進行。如果注漿固結體的這形條件好（彈性模量小，或韌性大），因固結體可以在較長時間里工作，適應較大的變形，則也應及早注漿。
綜上所述，注漿時間的選擇要考慮圍巖的考慮裂隙的發(fā)育程度、漿液固結的巖體強度、所需控制的圍巖變形量及注漿工藝等因素。
2）注漿加固時機的確定
根據(jù)巷道的一般變形規(guī)律，掘后2~3d內(nèi)完成其最終變形量的5%~15%，此時注漿絕大部分后續(xù)變形將由于圍巖被加固而受到有效抑制。應該說，注漿越及時，其可能的效果越好。但新掘出巷道圍巖破壞較小，強度相對較高，要求固結裂隙的漿液固結體及粘結強度相對較高，滲透性能相對要強，同時還應有較大的變形能力以適應圍巖在整個服務期內(nèi)的變形量。
根據(jù)巷道圍巖變形的時間規(guī)律，能夠估計出圍巖重新穩(wěn)定的平衡時間，實際注漿時間應該在此之前，即早于圍巖實現(xiàn)平衡過程所需的時間。根據(jù)這一條件可以獲得一些簡單的理論結果，或根據(jù)實測的巷道變形規(guī)律，可以計算出注漿滯后掘進時間。根據(jù)這種方法估算出的滯后時間大約在20~30d時間范圍內(nèi)。
當變形規(guī)律或一些參數(shù)不易確定而不能估算時，經(jīng)驗的滯后時間一般確定在圍巖裂隙發(fā)展趙于穩(wěn)定或變形速度變慢后，這大約要求在掘進工作面施工后30d前后進行，這個時間里巷道變形量占總變形量的50%~80%。
據(jù)有關資料介紹，滯后迎頭90~120m時裂隙充分發(fā)育，以后裂隙有被壓實的趨勢。理論上講，滯后迎頭90~120m注漿漿液易于滲透，但此時注漿由于圍巖變形已經(jīng)充分，并趨于穩(wěn)定，錨桿的錨固力難以隨著注漿而有所增加，對于早期控制圍巖變形不利。因此確定注漿工作滯后迎頭40m左右。在時間上滯后30d左右。
應當指出，注漿時間的選擇還要考慮圍巖自然裂隙發(fā)育條件。一般在泥巖中注漿顯然要比在砂巖中注漿困難的多，特別是一些泥巖或砂質(zhì)泥巖，即使有要通過實際試驗和測試，選擇出合理的注漿時間。
4·5·3注漿加固深度的確定
注漿深度是控制巷道變形的主要因素之一。注漿深度越深，穩(wěn)定巷道變形的能力也越高。但由于深部圍巖的完整性較好，強度較高，過深的注漿既沒有意義，進漿也困難。因此一般考慮滲透條件和注漿孔的施工方便，注漿深度略超過圍巖裂隙發(fā)育的深度為界。
裂隙的發(fā)育深度可以通過深孔多點位移計測量確定，或者用超聲波巖石參數(shù)測定儀測定的松動圈厚度作為注漿深度。
翻修巷道的注漿加固深度常與破碎圍巖一致。對于一些圍巖破壞嚴重或長期不穩(wěn)定不斷挖幫、臥底的巷道，其注漿深度應更深一些，通常采用3~4m的深孔注漿。常有些試驗巷道因沒有砼噴層封面，也采用加深孔眼，采用深封也的辦法來瓶少跑漿損失。在現(xiàn)場和實驗室測試之前，暫按經(jīng)驗取值。
裂隙發(fā)育深度的經(jīng)驗公式：ry=(0.78+2.13УH/Rc)·a=(0.78+2.13×9.45/15)×2.5=5.3m
式中，УH—巖石容重與巷道埋深乘積，取У.7g/cm3，H=350m，УH=9.45Mpa；Rc—巖石單軸抗壓強度，取圍巖的平均值15Mpa；a—巷道半徑，取2.5m。因此，裂隙發(fā)育范圍為2.8m。
漿液擴散半徑是巷道斷面注漿錨桿布置的重要參數(shù)。漿液擴散半徑受注漿壓力、注漿液粘度、粒度等流動性能，裂隙張開度、產(chǎn)狀及分布特征，注漿工藝等因素影響十分復雜，有待進一步進行理論研究。圍巖的綜合滲透系數(shù)只有通過實測來確定。根據(jù)其它礦區(qū)的實測結果，漿液擴散半徑一般為0.5~3.0m，不同眼孔，眼孔周；這不同方向，變化都較大。為此在工藝上采取密布眼，眼排距和單孔擴散范圍相近，為1.5~2.5m，用間隔交替的注漿方式，保證各處圍巖至少有一個眼孔能夠注上漿?？紤]基本錨桿排距為0.7m，每三排基本錨桿間布置一排注漿孔，確定注漿孔排距為2.1m。考慮目前常用的鉆桿長度，注漿孔深度一般不超過2.5m。若能在試驗中采取措施，使注漿孔深度達到3.0m，將會取得更好的加固效果。在試驗過程中根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
4·5·4注漿孔布置
在巷道全斷面鉆孔注漿，將會形成封閉的加固承載圈，取得良好的加固效果。由于注漿加固工作中鉆眼的工作要占到全部工作量的三分之一以上，在盡可能的條件下，確定合理加強區(qū)域，將會起到事半功倍的效果。
巷道兩幫底角圍巖是巷道受力最大的部位之一，是通過兩幫壁圍巖承受巷道頂板載荷的受力基礎。巷道兩幫邊同底角圍巖失去橫向支撐而向巷內(nèi)擠入，直接造成巷道斷面的減少和底板臌起。巷道底臌量大的原因還包括幫角失穩(wěn)后兩幫圍巖的下沉和進一步擠入巷道底板所引丐的增加。因此注漿加固圍巖應首先注意巷道底角圍巖的加固效果。
由于巷道兩幫圍巖是支撐頂板部位，如果兩幫變形破壞嚴重，就會引起頂板進一步下沉，從而增加頂部下沉造成的荷載增加和承力范圍的增大，給巷道底角造成重大的壓力。分析表明，兩幫巖石隨荷載增加的下沉和巷道底臌大小有線性關系，因此加固兩幫壁圍巖可以獲得雙重作用。
已有較多的加固底角和兩幫圍巖而取得了較好效果的實例，特別是在軟巖巷道中的試驗。在軟巖巷道中采用加固底角和兩幫的方法，還避免了在頂板堅硬層中鉆注漿眼的困難。因此，考慮加固效果和經(jīng)濟效益，試驗中注漿孔布置考慮兩種方案。
方案Ⅰ：在兩幫、兩底角和底板布置注漿孔。巷道兩幫和兩底角是圍巖塑性區(qū)首先發(fā)展的部位，控制好兩幫和兩底角有利于巷道的整體穩(wěn)定。為減少注漿工作量和節(jié)省注漿材料，僅在兩幫、兩底角和底板進行注漿?？紤]到巖體漿液滲透距離，便于注漿孔施工和進行注漿工作，設計的注漿孔布置：底板三個注漿孔，兩幫各一個注漿孔，兩底角各一個注漿孔。注漿孔排距2.1m，即每三排基本錨桿布置一排注漿孔，注漿孔長度均為3.0m，注漿布置在兩排基本錨桿的中間。
方案Ⅱ：為進一步控制巷道拱部圍巖的變形，實行全斷面封閉注漿，設計的注漿孔布置。在方案Ⅰ的基礎上，在拱部增加5個注漿孔。注漿孔的排距與孔深與方案Ⅰ相同。方案Ⅱ比方案Ⅰ消耗的注漿材料和注漿工作量要多一倍以上，但圍巖的承載能力和搞變形特性將會有很好的改善。在試驗中，如果方案Ⅰ能達到預期的效果，將不采用方案Ⅱ。
另外，可以考慮將方案Ⅰ中的三根錨索與方案Ⅱ中的全斷面注漿相結合形成方案Ⅲ，將方案Ⅱ中的兩根錨索與方案Ⅰ中的僅在兩幫、兩底角和底板進行注漿相結合形成方案Ⅳ。通過試驗，在方案Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中選取最佳組合。
4·5·5注漿孔施工
根據(jù)設計的鉆孔參數(shù)、孔口位置、注漿孔深度和方位等用M1.5KW強力煤電鉆打注漿孔。先用Φ43mm麻花鉆打1.0m，再用2.4m長飛龍鉆桿接長鉆至設計深度，并將鉆孔內(nèi)積水、巖悄吹洗干凈，鉆孔完成后，安裝注漿錨桿。
4·5·6注漿錨桿
注漿錨桿采用1/2英寸無縫鋼管制作，長度按需要確定，長度=鉆孔長度+100mm。錨固段長1.0m，尾部螺紋段長100mm。錨桿外徑21.24mm，內(nèi)徑15mm，注漿段有若干交叉射漿小孔，將錨桿前端砸扁。注漿錨桿搞屈服能力為60.5KN，搞破沁能力為105KN。
4·5·7封孔
常用的封孔方法有四種
①采用布袋封孔，用風筒制作布袋，布袋直徑比鉆孔直徑大5~10mm，孔打好后，將布袋套在注漿管的孔口錨固段（長1.0m），將布袋兩端扎緊，外端留一小口，用注漿泵注入漿體，撐起風筒布袋，封孔長度1m，等封孔段漿體反應凝固到一定強度后，約30min，即可進行注漿。這種封孔方式適應性強，對注漿孔口要求不高，但不能完全回收，丟失管材，增加成本。對于本項研究，由于注漿管采用外錨內(nèi)注，也起錨桿作用，按設計也不回收，因此不存在丟失管材的問題。
②采用空心式快硬膨脹水泥藥卷封孔。在注漿管距孔口1m處（焊接擋壞）纏廢舊布帶或黃麻，把快硬膨脹水泥藥卷串在錨桿錨固段。封孔長度1m，空心式快硬膨脹水泥藥卷規(guī)格為內(nèi)徑23mm、外徑38mm、長250mm，搗實后長180mm，每根注漿錨桿（孔）用5個藥卷。然后把錨桿邊同藥卷浸入水桶中5~10sce鐘后，將其送入鉆孔中，再用沖壓管沖搗藥卷，使藥卷均勻地把錨桿與鉆孔巖壁緊密地錨固為一體，實現(xiàn)封孔。沖壓管用1英寸鋼管制作，頂端燭有厚度為10mm、外徑40mm、內(nèi)徑33.5mm的擋圈，沖壓管長度有1M和2M兩種。具體封孔方法為：A、去掉水泥藥卷的逆料套和紙?zhí)滋?，從水泥藥卷的尾部把紙筒芯抽掉，?/span>5卷水泥藥卷依次串在錨固注漿管上，頂信注漿錨桿擋環(huán)。B、手拿錨桿，把藥卷浸在水桶的水中5~10sce鐘，將浸過水的藥卷邊同錨桿直送入注漿錨桿孔內(nèi)，將錨桿端頭頂?shù)窖鄣住?/span>C、用沖壓管套上錨桿，頂緊藥卷，然后用大錘用力沖擊壓管10次以上，使整個藥卷均勻地與錨桿眼巖石面相接觸，抽出沖壓管。
這種封孔方法具有施工簡便、效果可靠、成本低的特點。密封段同時又是錨固段，一舉兩得。
③采用棉線封孔。在注漿錨桿孔口1.0m段內(nèi)纏繞至適當厚度，然后用重錘將錨桿打入孔內(nèi)，即可起到封孔作用。
④采用膠脹式封孔器封孔。膠脹式封孔器封孔屬于復用式封孔方法，通過旋轉外部手柄上緊螺母，擠壓環(huán)形高彈力橡膠，橡膠環(huán)向膨脹撐住孔壁，達到封孔目的。反向旋轉手柄擴松螺母，橡膠恢復彈性變形，實現(xiàn)卸除。該種封孔器孔徑比注漿孔徑略小，一般為φ38~40mm，但由于孔口成形不好?？妆谄扑轫肥怀?，有些孔眼不能順利放入，或者孔辟松散，孔徑大，封孔效果不好，因此對孔口段條件要求較高，僅適應于部分巖巷和煤巷注漿。優(yōu)點是可以復用，減少注漿成本。
在試驗過程中，根據(jù)現(xiàn)場的條件和工人的使用情況，從以上四種封孔方法中摸索出一種適宜李雅莊礦的操作工藝簡單、封孔效果好的方法進行推廣使用。$Page_Split$
4·5·8注漿材料的選擇與漿液配制
在煤礦巷道加固圍巖注漿方面常用的注漿材料有以下幾種：
1）單液水泥類。以水泥或水泥中加入一定量的附加劑為原材料，用水配制成漿液，采用單液系統(tǒng)注入。常用普通硅酸鹽水泥（425#或525#）添加速凝劑漿液，水灰比為0.75：1~1：1，速凝劑添加量一般為水泥用量的3%。這種漿液材料來源廣，價格低，結石體強度高，但存在水泥顆粒粗，可注性差，凝結時間長且不易準確控制，漿液易沉淀淅水，結石率低等缺點。
根據(jù)注漿材料選用原則和井下巷道圍巖特性，徐州礦務局旗山礦曾在-585m巖層皮帶機軌道大巷（埋深600m，以砂質(zhì)泥巖，雜質(zhì)泥巖為主，采用鋼絲繩錨噴支護，拱形斷面，凈寬4.0m，凈高3.2m，凈斷面11.2m2）選用普通硅酸鹽水泥漿，摻入一定量的BR—CA增強防水劑。實驗漿液及試快均在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，水泥標號425#。
這種注漿材料具有下列主要特點：
①漿液凝膠體搞壓強度高。水泥+BR—CA增強防水劑漿材的早期強度比純水泥漿材提高95%以上，終期（28d）搞壓強度比純水泥漿材提高16%~90%。隨著BR—CA增強防水劑用量的比例增大，早期強度和終期強度也隨著增加。
②隨著BR—CA增強劑用量比例的增加，漿液結石率明顯提高，粘度隱低，流動性好，凝膠時間明顯縮短。
③該漿液比純水泥漿的可注性和流動性好。
④該漿液成本低廉，來源廣泛。
在徐州礦務局旗山礦-585m巖層皮帶面軌道大巷試驗中采用“水泥+BR—CA增強防水劑”漿液的水灰比為1：1，其中BR增強粉占水泥用量的15%，CA專用粉占水泥用量的4%。
2）水泥—水玻璃雙液漿。以水泥和水玻璃為主劑，按一定比例，采用雙液方式注入，其結石率較高，可注性比水泥好，膠凝時間短且易控制，但結石體強度較低。
在圍巖加固工程中，為了減少跑漏漿，提高壁后充填漿液快凝早強，使充直層盡快提供一定的支護阻力，淮南礦務局謝橋礦曾在東風井回風巷（布置在-440m水平的風化帶巖層中）的加固工作中采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥為新鮮525#普通硅酸鹽，水泥漿水灰比為0.75：1，使用的水玻璃模婁為2.8~3.5，玻鎂度35~40BE′，水泥漿與水玻璃的體積比為1：0.6。這種漿無毒，搞摻性能較好，凝膠時間在37S至3MIN44S之間可調(diào)。
圍巖深部加固注漿采用525#普通硅酸鹽水泥，其水灰比為0.75：1，加入BR—CA填加劑，其中BR增強封水劑摻量為水泥重量的20%，CA專用粉摻量為水泥重量的5%。
3）化學漿液。常用的化學漿液主要有丙烯酰胺類、聚氨酯類漿液。這類漿液滲透性好，凝膠時間可調(diào)，主要缺點是凝膠體強度低，成本高。近年發(fā)展起來的樹脂材料具有高強度粘結性的優(yōu)點，但價格昂貴，在煤礦巷道中一般不宜采用。
4）高水速凝材料。以中國礦大研制的ZKD高水速凝材料為代表，其主要特點是它可以速凝成具有一定強度的固結體，水灰比調(diào)節(jié)范圍大，可以在高的水灰比條件下固結而不淅水，漿液流動性好，滲透性強，材料本身固結后塑性好，高水條件下具有微膨脹性，成本較低。
ZKD高水速凝材料的性能。漿液材料的性能主要是指在不同水灰比條件下漿液的凝結時間、固結強度、變形特性等。ZKD高水速材料具有以下主要性能：
①該材料由甲乙兩種固體粉料組成，配制的漿液為雙液漿。
②含水性高，水與固體粉料體積比含水率為87%~90%，重量水灰比為2.2：1~2.5：1。
③材料具有可注性。甲乙兩種固料粉配制成兩種溶液，可放置24小時以上不凝固、不結底。
④材料具有速凝性。甲乙兩種漿液混合后開始凝固，婁分鐘后即可凝結成固體。
⑤漿液速凝早強。一天的搞壓強度占最終強度（28天強度）的50%~60%，3天可達70%~80%，7天達90%以上，早期強度高，固結體能夠及時承載，阻止圍巖的進一步變形破裂，有利于巷道維護。
⑥漿液的強度隨水灰比增大而隱低，當水灰比大于2.0：1以后，強度呈直線下降。
⑦漿液性能受溫度影響。初凝時間隨凝結時溫度的增高而減少，強度則隨溫度的增高而提高。
⑧固結體塑性好，典型試塊的確變形曲線表明試塊受力超過峰值后變形曲線的斜率小，最終殘余強度能維持在2Mpa，最終變形量可達8%。
⑨該材料的固體顆粒粒度比水泥小，能通過張開度超過0.1mm的裂隙通道，滲透性好，注漿及泵送過程中不沉淀，不淅水。
從以上的主要性能可知，用ZKD高水速凝材料注漿，不僅能及時有效地固結破碎巖體，而且能適應圍巖的較大變形。
ZKD高水速凝材料參數(shù)的確定：試驗可以選用中國礦業(yè)大學研制，石家莊市特種水泥廠生產(chǎn)的ZKD主、配料分裝的二級高水速凝材料或鄭州水泥廠生產(chǎn)的新型高水速凝材料。為確定井下試驗時漿液的合理配比，取石家莊市特種水泥廠生產(chǎn)的ZKD主、配料樣品進行材料配比試驗。
水灰比對強度影響很大，在20℃養(yǎng)護條件下水灰比從1.8：1增大到2.0：1和2.25：1時，2小時強度分別隱低了42%和55%，3天強度分別隱低了34%和49%，最終強度也有較大的衰減。因此井下試驗時水灰比不宜超過1.8：1?？紤]井下作業(yè)環(huán)境溫度一般為20℃左右，雙液混合后注入到孔內(nèi)的時間不超過20分鐘，及注漿過程中有一定量的水灑入巷道內(nèi)等因素，
確定水灰比為1.6：1，初凝時間控制在15分鐘。
取鄭州水泥廠生產(chǎn)的新型高水速凝材料進行的小康礦煤塊（試件尺寸100×100×100mm），與高水速凝材料漿液膠結強度進行實驗。
綜合上述三種材料特性，考慮李雅莊礦軟巖大巷的實際情況，為保證技術上的加固效果和注漿材料的成本，初步確定首先采用普通硅酸鹽水泥，摻入適量的TY—B有機硅防水劑或BR-CA增強防水劑和速凝劑制成水泥漿，試驗20M，再用水泥漿和水玻璃配制成雙液漿，試驗20m，在進行技術經(jīng)濟比較的基礎上確定今后推廣應用的注漿材料及其配比。
4·5·8注漿壓力的確定
注漿壓力是漿液在圍巖中擴散的動力，它直接影響注漿加固效果。注漿壓力大小主要受圍巖性質(zhì)、漿液性能、注漿方式等因素的影響和制約。注漿壓力過小，漿液難以向圍巖中擴散，達不到預期的效果；若注漿壓力過大，很可能在注漿過程中由于注漿壓力而導致巷道圍巖表面冒頂或片幫等塌落破壞。根據(jù)注漿經(jīng)驗和研究，錨噴巷道圍巖注漿壓力以不超過5MPA為宜。李雅莊礦巷道圍巖巖性差，裂隙發(fā)育，估計在圍巖松動圈內(nèi)注漿壓力較小，但在圍巖應力集中區(qū)和泥巖中注漿時，將需要較高的壓力。綜合分析，注漿壓力暫按2~5MPA考慮，在試驗過程中通過觀測進一步確定合理的注漿壓力。
4·5·9注漿泵的選擇
注漿泵是注漿工作的關鍵設備，是決定注漿系統(tǒng)的主要因素，經(jīng)過對國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家的調(diào)研，選擇鎮(zhèn)江煤礦專用設備廠生產(chǎn)的QZB—50/60型氣動注漿泵。該泵為單缸雙作用往復漿泵。主要特點是氣壓傳動，體積小，重量輕，排液具有定壓自動調(diào)量的性能，適合巷道圍巖的注漿加固。
4·5·10注漿系統(tǒng)的選擇
目前常用兩種注漿系統(tǒng)：單液注漿系統(tǒng)和雙液注漿系統(tǒng)。單液注漿系統(tǒng)的優(yōu)點是使用設備管路少、注漿系統(tǒng)簡單，缺點是漿液運送時間要求嚴格，自混合料進入料桶開始攪拌到筒內(nèi)漿液全部注入黨孔內(nèi)整個過程，延續(xù)時間不能超過材料的初凝時間，否則就會發(fā)生凝漿堵管和堵塞注漿泵等惡性事故而嚴重影響作業(yè)正常進行，處理事故很困難。雙液注漿系統(tǒng)的估缺點與單液注漿系統(tǒng)相反，突出的優(yōu)點是不會發(fā)生堵管、堵泵等事故，安全可靠。
考慮①井下施工條件限制，注漿工作受掘進、運輸干擾，難以嚴格控制注漿時間，尤其在工藝技術不熟練的情況下更難控制。②雙液注漿在混合前長時不凝固，可以實現(xiàn)一次拌料，多次反復注漿，保證注漿效果。③雙液注漿系統(tǒng)既可以進行雙液注漿，又可以進行單液注漿。④新型雙液注漿泵的應用也為簡化注漿系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。因此在井下試驗中選擇雙液注漿系統(tǒng)。
4·5·11注漿量
由于圍巖裂隙發(fā)育程度及圍巖松動程度和巖體結構的差異，單位體積的圍巖注漿量差別較大。保證足夠的注漿量是漿液充分充填圍巖裂隙、孔隙的必要條件。可以按下式估算注漿段的總注漿量
上式計算值為單孔不受其他注漿孔影響時的注漿量，密布孔時注漿擴散半徑相互重疊，每孔注漿量要小于這個值。單孔及巷道斷面注漿量受多因素控制，只有針對具體條件在試驗中確定，一條巷道地質(zhì)條件相近時，變化范圍也較大，只有通過加強注漿監(jiān)控來保證注漿量。
4·5·12為了保證注漿效果和防止在圍巖習面處漿液擴散較遠，造成跑漏漿現(xiàn)象，注漿時除了要控制注漿壓力和注漿量，還要注意控制注漿時間。相反，在圍巖裂隙、孔隙不太發(fā)育的地點，注漿速度較慢，漿液擴散較困難，為了提高注漿效果，必須在提高注漿壓力的同時，適當?shù)匮娱L注漿時間。每孔注漿時間一般控制在30MIN左右。$Page_Split$
4·5·13注漿工藝過程
注漿工藝過程為：施工準備→鉆孔→安裝注漿管→開泵注漿→清洗設備。
1）準備工作
注漿施工前務好風、水、電等管路和線路系統(tǒng)。
為保證注漿效果，使?jié){液有效地滲入圍巖裂隙，對注漿前支護提出如下要求：首先在巷道內(nèi)支護體及圍巖暴露面噴射一層強度較高的混凝土，使噴層與原支護形成一個結合層，作為注漿時的止?jié){墊，防止?jié){液從孔邊流失。在錨噴支護巷道一般僅需加強噴層完整性，保證一定的厚度即可，而架棚（包括U型鋼及梯形支架）支護的巷道，要求架后充填，在保證架后填實的基礎上噴混凝土層。
噴層的質(zhì)量對注漿影響很大，實踐中常發(fā)現(xiàn)由于噴層不完整，破裂面不規(guī)則而導致的漏漿，并很難堵漏，隨漏漿量的增加漿液向裂隙內(nèi)的滲透逐漸停止，不能保證有效的注漿量和滲透范圍。
2）鉆孔并安裝注漿管
用風鉆按照設計要求打眼，鉆孔直徑41~43mm；深孔施工時，先用2.0m釬桿鉆進，然后換用3.0m釬桿完成。鉆眼完成后，安裝注漿管并封孔。底眼用煤電鉆打眼。
為確保漿液滲透范圍的合理分布及加固圍巖幫角的效果，在橫斷面嚴格按鉆孔位置及扎角施工，并保證達到設計的深度，在軸向底板眼可傾斜20°，幫頂部眼可傾斜10°，以利施工。
嚴格鉆孔質(zhì)量驗收制度，孔位、角度和深度與設計相差較大的要求重打或注漿后補打眼復注。
3）備料
在注漿巷道附近底板干燥處，設置簡易料場，堆放甲乙兩種高水材料，要求墊木板防潮和滲水，嚴禁混放混用。為保持材料性能，每次井下備料3.0至6.0T，即1~2礦車為宜。料場可隨注漿點前移，減少搬運距離。
4）注漿系統(tǒng)布置
注漿系統(tǒng)包括注漿泵、攪攔筒及連接管路。設備比較輕便，可入于注漿孔附近，單液注漿管8~10m，高壓出漿管內(nèi)為混合漿液，凝結快，設計為5~6m，便于端頭操作即可。注漿10M左右移動一次，大約為一個班的注漿量，工效高。
5）攪攔注漿
嚴格按水灰比供水上料，攪攔均勻。接通注水管線，用清水試注，待管路流通后，將吸漿管分別插入兩漿液桶，高壓出漿管通過球閥與封孔器后端快速接頭相連，開泵注漿。
通過注漿調(diào)壓閥調(diào)節(jié)注漿壓力，由小到大逐漸調(diào)節(jié)，終壓控制在2.0~6.0Mpa之間，根據(jù)注漿液滲透程度、注漿量、封孔及周邊圍巖的漢漏情況，調(diào)整選定。由于該泵具有定壓自動調(diào)量的功能，注漿初期，巖層裂隙大，擴散陰力小，排漿量大，注漿后期，巖層裂隙逐漸被充填，漿液擴散陰力增大，排漿量減小，注漿壓力隨之增大，但不超過調(diào)定值，注滿后，漿液停止不動，保持終壓不變，維持1~3min，以保證注漿充填程度和密實性。關閉注漿泵及封孔器前端球閥，卸下高壓膠管，裝到另一個注漿孔上，直至用守漿液。
速凝劑按要求放入，準確控制注漿時間。注漿過程中如發(fā)生少量漏漿，用快硬水泥、廢舊布袋、黃泥等封堵。如漏漿量大，可暫停注漿，待漿液初凝后再注。按一定順序注漿，即從底部眼，依次向上順序注入，以保證注漿效果?？梢灾鹂滓来巫{，也可多也同時進行。
為了提高注漿質(zhì)量和防止跑漿，應嚴格按設計的注漿壓力、注漿時間和注漿量指標控制注漿，只要有兩項指標達到規(guī)定閾值就停止注漿。
已注好的眼孔應待漿液初凝后卸下封孔器，并適當清洗備用。當不能及時注漿時，應清洗混合段漿液，以防固結。
每班注漿結束后徹底清洗注漿系統(tǒng)及封孔器，巷內(nèi)設水溝排放清洗污水，禁止巷內(nèi)大量積水。
注漿3~5D后，在注漿錨桿端頭安裝墊板，擰緊端頭螺母。
4·5·14注漿設備及配件
4·5·15注漿的施工組織
注漿工作需要一套專用設備及管路系統(tǒng)，占據(jù)巷道一定的空間，應合理組織，保證既不影響掘進工作，又能快速有效地開展。
注漿作業(yè)包括打眼、運料、攔料、封孔、注漿、清洗、移動注漿系統(tǒng)等工序，其中打眼、封孔和注漿為三個主要工序。考慮空間的限制和不影響巷道的運輸?shù)纫蛩?，將打眼和注漿兩個工序分開進行。超前打出數(shù)排注漿眼，并超過一班的注漿進程，滯后一段距離注漿。巖巷注漿打眼較復雜，安排專人施工。按兩個人一臺氣腿式鑿巖機，一班打20~30個眼計算，每天安排兩班打眼，可滿足一班的注漿進度。注漿班共需5人，每班開始時，先統(tǒng)一作注漿前準備，安裝一部分封孔器，調(diào)整好注漿系統(tǒng)，從料場運一部分注漿材料到攪拌筒旁邊備用。注漿時分工協(xié)調(diào)，兩名工人上料攪拌，觀察吸漿情況，一名司機開泵，觀察幾個壓力表，監(jiān)控注漿系統(tǒng)，一名工人操作注漿管，一名工人準備廢舊布料、黃泥等堵漏。循環(huán)注漿，每班可注5~8排眼，約10~16m。
4·5·16注漿監(jiān)控及質(zhì)量檢查
注漿加固圍巖是一種隱蔽性很強的工程技術，除按設計要求進行施工外，還必須加強注漿過程中的監(jiān)測監(jiān)控和注漿以后的質(zhì)量檢查。
注漿過程中通過掌握注漿量、注漿壓力變化及滲透范圍來實現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控。拌料筒內(nèi)壁有刻度標志，可以較準確地記錄單孔的注漿量。通過初期不同孔位注漿量的多次記錄，能夠基本掌握其變動范圍，指導以后的注漿工作。注漿泵進氣壓力端、調(diào)壓閥輸出壓力端和漿液混合至注漿封孔管端設有壓力表，可以準確記錄漿液輸出壓力及漿液滲透過程中阻力增加而引起的漿液壓力變化情況。經(jīng)過實踐可以確定各種巷道條件下適宜的注漿終壓。單孔注漿時，注漿時仔細觀察孔周圍巖體變化及滲透情況，結合周圍打鉆孔檢查滲透范圍，了解注漿孔周邊的滲透規(guī)律。
井下試驗中總結出一套簡便易行的綜合監(jiān)測技術：通過試驗確定注漿終壓后調(diào)定；密布注漿孔使兩排間及斷面內(nèi)注漿孔滲透范圍重疊，掌握不同部位單孔注漿量變化范圍的情況下采取排間交替間隔注漿方式盡可能反復多注，保證注漿效果。
注漿以后的質(zhì)量采用鉆孔取芯檢查，比較取芯率；鉆孔測量圍巖超聲波速等方法檢查圍巖的固結范圍、程度，進行常規(guī)礦壓觀測及深孔位移觀測，比較注漿效果對圍巖變形的控制作用。
4·5·17預計存在的問題
預計在注漿施工中相隔在的主要問題是鉆孔機具，巖巷底板太幫底角注漿孔很難按要求施工，將會嚴重影響注漿加固效果。
$Page_Split$
5礦壓觀測內(nèi)容與觀測方案
5·1巷道圍巖賦存條件與圍巖特性調(diào)查
1）巷道埋深（m）；
2）煤柱寬度（m）；
3）圍巖巖性、柱狀、層厚、分層厚度（m）；
4）節(jié)理裂隙組婁、方位和間距調(diào)查，繪制節(jié)理裂隙分布玫瑰圖；
5）節(jié)理裂隙尺度一數(shù)目分布及演化分形統(tǒng)計。
5·2巷道圍巖物理力學特性實驗內(nèi)容
圍巖注漿前后的單軸搞壓強度、彈性模量、泊松比；軟化系數(shù)、耐崩解指數(shù)、膨脹壓力、膨脹變形率和風化蝕變特性等。（具體測試方法略）。
5·3巷道圍巖應力測定
為了了解巷道圍巖應力分布特征及其變化規(guī)律，為支護強度及各種支護時間提供依據(jù)，進行巷道圍巖相對應力測定。當巷道斷面形成后，布設應力測定鉆孔。應力鉆孔直徑Φ43mm，鉆孔探頭深度分別為1.5m、3.0m、4.5m和6.0m，在頂板、底板和任意一幫各布置一組鉆孔。使用KS—1型鉆孔應力計（山東礦院或山東莒縣礦壓儀器廠）或GKY—80型鉆孔測力計（丹東三達）測定圍巖應力變化規(guī)律。
5·4混凝土噴層應力測定
為了探討混凝土噴層不同位置的應力大小和變化規(guī)律，以確定噴射混凝土的時間、次數(shù)、各次噴射厚度和混凝土漿體的力學特性，需要進行混凝土噴層應力測定。在各次噴射混凝土之前，將預埋式混凝土應力計安裝在噴層內(nèi)，在巷道的拱部和墻幫的切向和徑向各安裝一組，每組三個混凝土應力計，測定混凝土噴層在不同層、位的應力大小及其變化規(guī)律。
5·5巷道圍巖松動圈測定
為了合理確定錨桿支護參數(shù)和監(jiān)測支護效果，探討巷道圍巖松動圈隨巷道掘進時間、掘進距離和巷道圍巖地質(zhì)力學條件的變化規(guī)律，需要對巷道圍巖松動圈的分布特征和變化規(guī)律進行測定。當巷道斷面形成后立即布孔進行測定，然后，每隔4.0m布置一個測量斷面，至距迎頭40m，以后每隔15m布置一下測量斷面，至迎頭100m為止。鉆孔直徑為Φ42mm，鉆孔深度3m。測量使用煤炭科學研究總院研制的PHD—2型超聲波檢測儀或中國礦業(yè)大學研制的BA—Ⅱ型圍巖松動圈測試儀。
5·6巷道圍巖表面收斂觀測
為了檢查支護效果和圍巖變形的時間過程，為巷道后續(xù)支護和補強提供依據(jù)，需要進行巷道圍巖表面位移觀測。當巷道斷面形成后，立即布設圍巖表面收斂測站，測量并記錄測站位置、斷面特征。用WRM—3型收斂計測量，精度0.01mm。在巷道內(nèi)每隔20m布設一個收斂量測斷面，每條巷道設三個表面收斂量測斷面。測點可直接掛在錨桿外端，用螺母固定。按設計的測線進行測量，要求生次每個測線量測兩次，記錄后取平均值。并要求填寫素描記錄。
5·7巷道圍巖深部位移觀測
為了檢查支護參數(shù)和支護方式的合理性，及時了解巷道圍巖深部（1.5倍巷道寬度范圍內(nèi)）的位移和離層情況，為巷道后續(xù)支和補強提供依據(jù)，需要進行巷道深部圍巖位移觀測。巷道圍巖深部位移常用的觀測方法有兩種，一種是用頂板離層指示儀，監(jiān)測錨固區(qū)內(nèi)和錨固區(qū)外的頂板位移和離層情況，另一種是通過在鉆孔中沒深度安設基點，用收斂計測量各基點在不同時間段內(nèi)的位移值。
當巷道斷面形成后，立即鉆孔，布設觀測斷面和基點，在巷道內(nèi)每隔20m布設一個觀測斷面，每條巷道設三個觀測斷面。在距迎頭50~60m以內(nèi)，每天觀測記錄一次，以后每周觀測兩次。用WRM—3型收斂計測量，精度0.01mm。（巷道圍巖深部位移可以與巷道表面位移觀測斷面聯(lián)合布置）。
基點的安裝：用錨桿鉆機打8m深鉆孔，鉆頭采用X40的普通錨桿鉆慶。安裝時先用繩子扎攏鋼絲爪的下部，打上活結，并引出繩子，用鉆桿愛根接長，將其頂入鉆孔，達到設計位置后拉開繩子，使鋼絲爪張開固定于孔壁即可。
孔口保護裝置：孔口用鐵盒子保護外引的當鋼絲繩，用短錨桿將鐵盒子固定在巷道的巖壁上即可。
在不同深度的位移基點采用爪式結構，安設簡單、牢固。測量不同深度基點相對于表面的位移，以最深部的點為基本點（假設此點不移動），計算各點與此點的相對位移量，即為各點的位移量。
5·8錨桿載荷測定
為了檢查錨桿布置和錨桿參數(shù)選取的合理性以及研究錨桿支護的機理，采用與普通錨桿相同參數(shù)和錨固方式的全長測力錨桿進行錨桿軸力和彎矩的測定與計算。所謂全長測力錨桿，就是在普通錨桿桿體兩側開槽，沿錨桿長度方向每個一定距離巾一組應變片，將應變片的連線引出制成全長測力錨桿，將全長測力錨桿與普通錨桿一起打入巷道圍巖中，桿體各段的軸向應力可以通過接收儀器隨時測取，這樣就可以獲取錨桿在整個服務期內(nèi)不同長度段的受力狀態(tài)，依此可以分析錨桿與圍巖的相互作用關系，探討錨桿錨固機理和進一步選取合理的錨桿支護參數(shù)。當錨桿緊固后即開始測量記錄。測量用的接受儀器為YJK—4500型礦用防爆靜態(tài)電阻應變儀（河南省南陽縣科峰電子儀器廠生產(chǎn)）。
5·9錨索載荷測定
為了檢測錨索載荷及其變化規(guī)律，研究錨索布置和參數(shù)選取的合理性以及錨索支護機理，在距迎頭不同距離和不同支護段，采用MYC—20型錨桿液壓枕對不同部位的錨索載荷進行檢測。當錨索緊固后即可進行測量記錄。
5·10錨桿錨固力測定
為了檢查錨桿的錨固效果，在井下對不同支護形式、不同斷面和不同位置（注漿和未注漿）的錨桿進行抽樣拉拔試驗。拉拔試驗的儀器為MLJ—20型錨桿拉力計。拉力試驗可根據(jù)“錨桿質(zhì)量檢驗標準”中的有關規(guī)定進行。
5·11注漿效果可以通過兩方面測試結果進行檢查。1）從注漿段與未注漿對比段圍巖移近量或移近速度或錨桿、錨索載荷的測定結果來反映；2）從注漿前后或注漿與未注漿段圍巖體質(zhì)量一鉆孔取心率或圍巖聲波速度測試結果來反映。
1）圍巖移近量或移近速度測試見5·6巷道圍巖表面收斂觀測和5·7巷道圍巖深部位移觀測。錨桿、錨索載荷測定見5·8錨桿載荷測定5·9錨索載荷測定和5·10錨桿錨固力測定。
2）圍巖體質(zhì)量測試，采用兩種方法①鉆孔取心率（RQD指標）測定，在注漿段和耒注漿段的巷道圍巖不同部位（頂、幫、底）鉆孔取巖心，巖心直徑2.56cm（或根據(jù)堆州礦務局現(xiàn)有取巖心鉆機確定），孔深5~6m，統(tǒng)計長度超過100mm的巖防累積長度占鉆孔總長度的百分數(shù)，即
RQD（%）=100×（100MM以上的整段巖心的累積長度/鉆孔長度）%。
②巖體超聲波速測定，在取心鉆孔內(nèi)采用圍巖松動圈測試儀測量巷道周邊至巖體內(nèi)5~6M范圍內(nèi)的聲波波速及其變化規(guī)律。測定儀器為北京開采所研制的PHD—2型超聲波檢測儀或中國礦業(yè)大學研制的BA—Ⅱ型圍巖松動圈測試儀。
