張 鋒

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)明業(yè)煤礦有限公司，山西036500）

1 概述

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)明業(yè)煤礦開采侏羅系2＃～5＃煤層，于2＃煤層項(xiàng)板之上，埋深680m位置設(shè)計(jì)施工采區(qū)膠帶下山，設(shè)計(jì)區(qū)段范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，巖石多為黑色泥巖、灰色砂質(zhì)泥巖、石英砂巖等，其巖性多具備軟巖特征，部分巖體膠結(jié)性不好，結(jié)構(gòu)密實(shí)性較差，容易風(fēng)化。膠帶下山斷面屬于半圓拱形，選擇應(yīng)用U29金屬支架進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。U29金屬支架在應(yīng)用中具備低阻滑移特征，雖然在煤層頂板位置設(shè)置有一定的超前支護(hù)鋼管，但其支護(hù)內(nèi)移量仍較大，采區(qū)膠帶下山斷面收縮性較為明顯，其原因主要為圍巖與U型支架之間缺乏牢固充填，不均勻性間隙較多，導(dǎo)致支架設(shè)計(jì)承載難以有效實(shí)現(xiàn)。

在分析采區(qū)膠帶下山圍巖變形量問題時(shí)發(fā)現(xiàn)，其變形量偏大，初期來壓快。如在煤層作業(yè)中不及時(shí)采取有效支護(hù)，則片幫、冒頂?shù)仁鹿拾l(fā)生率較高。即使圍巖經(jīng)過一定變形后整體趨于穩(wěn)定，但其仍保持流變狀態(tài)。從方向上來看，煤礦巷道來壓屬于四周來壓形式。在開挖巷道后，受來壓因素影響，其頂板、兩幫與底板存在著較為明顯的變形問題，而底臌問題也會(huì)加劇頂板及兩幫的變形。圍巖變形對(duì)應(yīng)力因素的變化具備敏感性，受巷道掘進(jìn)或震動(dòng)等影響，圍巖變形量增加，甚至容易出現(xiàn)變形量急劇增加，引起強(qiáng)烈沖擊性，導(dǎo)致斷面縮小。

2 支護(hù)原理

錨噴支護(hù)屬于一種主動(dòng)支護(hù)方式，具備適應(yīng)性強(qiáng)與施工便捷等特征。采取錨噴支護(hù)需要依據(jù)實(shí)際圍巖松動(dòng)圈進(jìn)行支護(hù)參數(shù)的選擇與確定。如在不同圍巖特性下采取相同的錨噴支護(hù)參數(shù)進(jìn)行巷道支護(hù)操作，則難以確保支護(hù)效果。應(yīng)用錨噴支護(hù)方式，存在著較大隱蔽性，可能產(chǎn)生冒頂事故或大面積漿皮脫落事故。將注漿錨桿技術(shù)與漿體加固技術(shù)有機(jī)整合進(jìn)行圍巖支護(hù)作業(yè)，需要先通過掛網(wǎng)、錨桿設(shè)置及噴漿作業(yè)對(duì)巷道圍巖完成初步支護(hù)操作，在其基礎(chǔ)上對(duì)圍巖采取注漿固結(jié)操作，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)圍巖結(jié)構(gòu)改變，將圍巖改造為具備良好承載力的支護(hù)拱。

3 錨錨注漿加固機(jī)理分析

通過注漿錨桿對(duì)圍巖執(zhí)行注漿作業(yè)，在壓力作用下漿液進(jìn)入到圍巖內(nèi)部，將其內(nèi)部存在的裂隙進(jìn)行封堵；注漿作業(yè)后漿液固結(jié)，提高了松散圍巖整體性與強(qiáng)度；在完成注漿作業(yè)后，噴層壁厚密實(shí)性提高，確保了荷載在支護(hù)與噴層中分布的均勻性，規(guī)避了應(yīng)力集中問題；注漿錨桿工藝與錨噴支護(hù)技術(shù)有機(jī)整合應(yīng)用，可以在圍巖支護(hù)中形成組合拱，從根本上提高整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與整體性；注漿作業(yè)的實(shí)施，在一定程度上提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸；完成錨錨注漿加固后，其支護(hù)結(jié)構(gòu)在面對(duì)圍巖荷載時(shí)所產(chǎn)生的彎矩較小，降低了支護(hù)結(jié)構(gòu)所承載的應(yīng)力問題。

4 實(shí)施措施

針對(duì)巷道支護(hù)作業(yè)，在完成一次支護(hù)后，確保圍巖穩(wěn)定的基礎(chǔ)條件下，允許圍巖存在一定限度的變形量，通過變形進(jìn)行圍巖內(nèi)部應(yīng)力釋放。及時(shí)進(jìn)行二次支護(hù)作業(yè)，以確保支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與巷道安全。

4.1 兩次錨噴支護(hù)

采用規(guī)格為GM20／2400－490的錨桿進(jìn)行一次支護(hù)作業(yè)，采用規(guī)格為GM22／3000－490的錨桿進(jìn)行二次支護(hù)作業(yè)，在錨桿托盤應(yīng)用中，一次支護(hù)與二次支護(hù)分別采取TPF150X150／10型與TPF200X200／10型，鋼筋網(wǎng)規(guī)格設(shè)定為6－100X100mm，采取型號(hào)為Z2950的中速樹脂藥卷。完成支護(hù)后應(yīng)對(duì)錨桿及時(shí)采取二次加扭操作，在標(biāo)準(zhǔn)上，錨桿螺母擰緊力矩應(yīng)不低于300N.m，確保錨桿錨固力在80kN以上。在巷道支護(hù)操作中，為確保支護(hù)效果，在噴砼水泥材料上選擇P.O 42.5規(guī)格的普通硅酸鹽水泥，石子粒徑要求控制在5～15mm范圍內(nèi)，中粗砂粒徑應(yīng)不低于0.35mm，噴射砼料配合比為水泥∶黃砂∶石子∶速凝劑＝1∶2∶2∶0.03，其水灰比為0.57∶1，噴射砼強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為C20，一次噴砼厚度與二次噴砼厚度有所差異，分別為80mm與70mm。

4.2 錨索補(bǔ)強(qiáng)

錨索應(yīng)設(shè)置到耙矸機(jī)位置。兩幫之間，在底板以上500mm位置上進(jìn)行錨索設(shè)置，作業(yè)采取YMS17.8／4.5－1860規(guī)格錨索，以2400mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行幫部錨索排距作業(yè)；以2400mm×2400mm為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行頂錨索排距作業(yè)，每排設(shè)置3根錨索，其作業(yè)采取 YMS1 7.8／6.3－1860規(guī)格錨索。應(yīng)用TPF300X300／1 0型錨索托盤，其每排要求設(shè)置5根錨索，每根錨索應(yīng)用Z2950樹脂錨固劑，錨固劑應(yīng)用量為每根錨索3卷。通過錨索將樹脂錨固劑運(yùn)送到孔底位置后進(jìn)行攪拌推進(jìn)，攪拌20～30s停止推進(jìn)，2min后下鉆機(jī)。在確保樹脂錨固劑凝固滿不低于1h后，方可安排張拉預(yù)緊上托盤作業(yè)，一般要求預(yù)緊力應(yīng)在100kN以上。

4.3 注漿加固

錨桿－錨索支護(hù)注漿斷面見圖1。

圖1 錨桿－錨索支護(hù)注漿

采取注漿加固方式，為確保支護(hù)強(qiáng)度，需對(duì)其注漿參數(shù)進(jìn)行規(guī)范。選擇應(yīng)用型號(hào)為ZBSB－52～8／10－15的煤礦用雙液注漿泵，采取P.O42.5普通硅酸鹽水泥作為注漿材料，液漿水灰比設(shè)計(jì)為1∶0.7～1∶1；應(yīng)用長(zhǎng)度為2600 mm的端錨型注漿錨桿，其錨桿由四分鋼管制作而成，鋼管底部設(shè)置為長(zhǎng)度250mm的麻花狀，于鋼管底端1.0m長(zhǎng)度位置，以內(nèi)錯(cuò)方式進(jìn)行鉆孔設(shè)置，鉆孔孔徑由大漸小，前端孔徑與后端孔徑分別設(shè)置為8mm與4mm，將Z2950型樹脂藥卷應(yīng)用于錨桿底部進(jìn)行錨固作業(yè)，封孔作業(yè)則通過空心速凝水泥卷來實(shí)現(xiàn)，封孔深度應(yīng)不低于0.8m。在注漿錨桿設(shè)置上，設(shè)計(jì)應(yīng)用1700mm×1600mm排距標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布置，每排以設(shè)置7根為標(biāo)準(zhǔn)。底角注漿錨桿與巷道底板之間需要保持30°下扎角，且應(yīng)確保底板與底角注漿錨桿之間距離為97mm。底角注漿錨桿以外的注漿錨桿，其設(shè)置與巷道輪廓線應(yīng)保持垂直狀態(tài)，錨桿外露量設(shè)計(jì)為50 mm；注漿作業(yè)壓力值設(shè)計(jì)應(yīng)滿足注漿需求，一般設(shè)計(jì)為4 MPa，以不大量跑漿作為注漿作業(yè)完成的標(biāo)準(zhǔn)；注漿過程中需要遵循一定的原則，如逐排逐孔注漿、自下而上注漿、兩幫同時(shí)注漿等原則，確保注漿操作能夠有效充填圍巖裂隙；在完成注漿作業(yè)后，通過水泥藥卷進(jìn)行錨桿孔口封堵作業(yè)。

5 效果分析

針對(duì)巷道采取兩次錨網(wǎng)支護(hù)方式，切實(shí)發(fā)揮錨桿支護(hù)作用，對(duì)巷道圍巖所存在的裂縫張開、圍巖滑動(dòng)、變形等現(xiàn)實(shí)性問題進(jìn)行控制，抑制圍巖的拉伸與彎曲，通過支護(hù)措施形成穩(wěn)定支護(hù)承載結(jié)構(gòu)。通過注漿，對(duì)巷道圍巖所存在的裂隙進(jìn)行充填，發(fā)揮漿體固結(jié)作用，提高巷道圍巖強(qiáng)度與整體性，確保圍巖應(yīng)力分布均勻，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中等問題。設(shè)置一定錨索對(duì)圍巖進(jìn)行卸壓，提高巷道圍巖的穩(wěn)定性與安全性。

6 結(jié)語

采取錨錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，切實(shí)降低了支護(hù)結(jié)構(gòu)中所存在的壓應(yīng)力與拉應(yīng)力問題，給出了深部巷道支護(hù)作業(yè)有效方案。通過一次性支護(hù)保障圍巖穩(wěn)定性與整體性，降低巷修量，提高了深部巷道支護(hù)技術(shù)。實(shí)踐證明，采取這種支護(hù)方式，整體支護(hù)穩(wěn)定性良好，滿足煤礦巷道支護(hù)作業(yè)的現(xiàn)實(shí)性需求，具備良好應(yīng)用價(jià)值。

〔1〕何滿潮，孫曉明.中國(guó)煤礦軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南〔M〕.北京：科學(xué)出版社，2004：1－4.

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〔3〕蔡美峰，肖應(yīng)博.復(fù)雜巖體中加固巷道圍巖變形破壞規(guī)律研究〔J〕.金屬礦山，2015，35（3）：29，31.

〔4〕郝俊青，趙 軍.松軟破碎頂板巷道支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用〔J〕.煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（3）：18，21.

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