摘 要：針對內蒙古棋盤井的三號礦井南翼回風巷在過斷層破碎帶段時，遇到了巷道難穩(wěn)定、原有支護不足等難題，急待返修。故文章就該返修巷道采取噴漿封閉、充填注漿加固、錨桿以及頂幫預應力錨桿支護和頂板錨索加強支護的復合支護關鍵技術，并優(yōu)化設計了巷道斷面形狀。最后通過現(xiàn)場礦壓監(jiān)測結果分析可知，該方法較好的維護巷道圍巖結構的穩(wěn)定性，可有效地控制巷道變形，取得了較滿意的支護效果，值得借鑒和推廣。

關鍵詞：斷層破壞帶；返修巷道；支護關鍵技術；方案設計

引言

三號井隸屬于內蒙古棋盤井礦業(yè)有限公司，該礦南翼回風巷在過斷層構造的施工過程中，存在支護難度大、施工困難、巷道穩(wěn)定性差、圍巖變形大等問題，究其原因在于原有方案設計不合理。南翼回風巷原設計為矩形斷面，凈斷面尺寸為4.0m×3.0m，沿煤層頂板掘進，采用錨網(wǎng)支護結構。其中南翼回風巷已進入斷層破碎帶二十多米，圍巖較破碎。后配合采用11號礦用工字鋼雙棚支架支護使用，巷道在掘進過程中仍出現(xiàn)大面積冒頂現(xiàn)象，型鋼支架上部存在嚴重的空頂現(xiàn)象，鑒于安全的因素巷道已經(jīng)被迫停工?；谝陨显蛐鑼ο锏赖木蜻M與支護方式進行優(yōu)化，保證該段巷道圍巖和支護結構的穩(wěn)定[1-4]。

1 存在問題與支護關鍵技術

1.1 存在問題

針對三號井南翼回風巷已進入斷層破碎帶中頂板冒落較嚴重段，因巖石冒落在巷道上部會形成較大的空腔，其會顯著改變圍巖的應力分布、降低巖體的承載能力，并造成圍巖的繼續(xù)破壞與冒落。

1.2 支護關鍵技術

基于以上問題，對返修巷道應在掘進迎頭形成隔斷，并進行噴漿封閉，然后進行壁后充填注漿加固，并設法充填滿頂板冒頂形成的空頂空間，再采用錨桿以及頂幫預應力錨桿支護和頂板錨索加強支護，并對巷道斷面形狀進行優(yōu)化設計，從而維護巷道圍巖整體結構穩(wěn)定，控制巷道變形。

2 已開挖段巷道支護技術方案及參數(shù)選取

已開挖巷道段采用的支護方案為雙排11#礦用工字鋼支架支護。上部巖體松散破碎，并且有很大的空腔，為了有效加固已開挖巷道段圍巖，加固技術方案確定為：充填注漿加固+頂幫錨網(wǎng)噴支護+頂板預應力錨索加強支護。

2.1 充填注漿加固

由于已開挖巷道上部巖體比較松散破碎，并且形成很大的空腔，如果直接進行錨網(wǎng)支護，會降低錨桿在巖體中的錨固強度，甚至難以形成錨固結構，不能充分發(fā)揮錨桿支護的作用。因此，需要首先對兩幫和頂板進行充填注漿加固。

兩幫注漿管使用Φ32mm焊接鋼管制作，規(guī)格為Φ32mm×1000mm，間排距1400mm×1200mm，采用風鉆打眼，孔徑Φ45mm，孔深2000mm左右。頂板采用Φ48mm焊接管制作，規(guī)格為Φ48mm×1000mm，間排距1400mm×1200mm，孔徑Φ60mm，孔深2000mm左右，在噴漿前預埋好即可。注漿管布置如圖1所示。

注漿采用單液水泥-水玻璃漿液，水泥使用32.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.0左右，水玻璃的摻量為水泥用量的3%～5%。保證漿液結石率不低于92%，漿液固結體強度不低于20MPa，注漿壓力控制在2.0MPa以內，保證噴層不發(fā)生開裂。

兩幫注漿自底角向上一次完成，而頂板注漿根據(jù)空頂高度的不同可分3個循環(huán)進行，第一循環(huán)控制在1.5m以內，孔深控制在2.5m以內，如該孔進入巖層1.0m以上，則不需進行第二循環(huán)注漿；第二循環(huán)控制在3.0m以內，孔深控制在4.0m以內，如該孔進入巖層1.0m以上，則不需進行第三循環(huán)注漿；第三循環(huán)要保證空頂區(qū)充填密實，孔深要求進入巖層1.0m以上。第二和第三循環(huán)的注漿孔均沿第一循環(huán)的注漿孔進行延深。

2.2 頂幫預應力錨桿支護

充填注漿完成后，待漿液充填體達到規(guī)范要求強度（3d以上），即可進行頂板預應力錨索加強支護和頂幫預應力錨桿支護。

錨桿采用高性能螺紋鋼錨桿，規(guī)格為Φ20mm×2200mm，桿體采用直徑為20mm的左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼號BHRB500，桿尾螺紋為M22，間排距為800mm×600mm，錨桿孔直徑為Φ28mm，其采用1卷慢速M2350型和1卷中速Z2350型樹脂藥卷加長錨固，錨固力不低于120kN，預緊力矩不低于200Nom。

2.3 頂板錨索加強支護

錨索采用高強度低松弛預應力鋼絞線制作，規(guī)格為Φ18.9mm，長度為8900mm；孔徑為Φ28mm；采用1卷中速Z2350和2卷慢速Z2350型樹脂藥卷加長錨固；其極限承載力為375kN，伸長率為7%；采用高強度可調心托盤（300mm×300mm×16mm）和專用錨具與設備進行張拉、固定和切割；錨索的預應力不低于150kN，間排距為1600mm×1200mm。預應力錨桿和預應力錨索支護結構如圖1所示。

3 現(xiàn)場礦壓監(jiān)測技術

依據(jù)本文的設計方案和支護參數(shù)，結合根據(jù)本礦區(qū)南翼回風返修巷道的特點，提出如下支護監(jiān)測方案主要包括以下幾方面：

（1）巷道表面位移量測。（2）錨桿（錨索）受力狀況監(jiān)測。（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、分析和反饋。

4 結束語

內蒙古棋盤井礦業(yè)有限公司三號井南翼回風巷在施工過程中存在巷道穩(wěn)定性差等支護技術難題，提出了噴漿封閉設計思路，采用壁后充填注漿加固技術，最大程度的充滿填塞頂板離層空間區(qū)域，再采用“頂板錨索加強支護+頂幫預應力錨桿支護”技術手段。通過在現(xiàn)場開展方案實施，對礦山壓力進行了實時監(jiān)測，為圍巖與支護結構的穩(wěn)定狀態(tài)分析提供反饋信息。監(jiān)測結果表明本項目的優(yōu)化方案和參數(shù)設計較為合理，滿足了巷道正常使用要求，給礦區(qū)帶來了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，具有參考價值。

參考文獻

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作者簡介：康占忠（1966-），男，內蒙古鄂爾多斯人，工程師，1988年畢業(yè)于內蒙古煤炭工業(yè)學校地下采煤專業(yè)（現(xiàn)內蒙古科技大學煤炭學院），現(xiàn)任內蒙古棋盤井礦業(yè)有限責任公司總工程師，三礦礦長。