仇晉忠

（陽煤集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)部，山西 陽泉 045000）

新景煤礦15#煤軌道大巷負(fù)擔(dān)礦井15#煤層開拓任務(wù)，服務(wù)年限長(zhǎng)。巷道穿越15#煤層時(shí)底鼓嚴(yán)重，雖經(jīng)多次整巷維護(hù)，效果仍不明顯。如何有效控制巷道底鼓變形，確保巷道斷面要求，成為當(dāng)前研究的主要課題。

1 巷道底鼓原因分析

15#煤層頂板巖層依次為0.4m泥巖、11.06m石灰?guī)r，15#煤層底板巖層依次為5.69m砂質(zhì)泥巖、4.57m細(xì)砂巖、10m中砂巖。

15#煤軌道大巷在穿層掘進(jìn)過程中，采用錨桿+錨索+19U型鋼對(duì)棚對(duì)頂板和兩幫進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，最后進(jìn)行噴漿封閉。由于受礦井生產(chǎn)因素限制，未能對(duì)巷道底板加強(qiáng)支護(hù)，巷道整體支護(hù)強(qiáng)度不一，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力在底板釋放。巷道兩幫在垂直應(yīng)力作用下擠壓底板，導(dǎo)致底板向巷道中央鼓起。如圖1所示。

圖1 擠壓流動(dòng)底鼓

2 巷道底鼓治理技術(shù)

2.1 底鼓治理理論分析

根據(jù)15#煤軌道大巷底板圍巖應(yīng)力分布及底鼓破壞特點(diǎn)進(jìn)行分析認(rèn)為：只有提高巷道底板圍巖支護(hù)強(qiáng)度，使其與頂幫支護(hù)平衡統(tǒng)一，保證底板由受拉狀態(tài)轉(zhuǎn)化為受壓，才能有效控制巷道底鼓變形。

采用組合錨索、注漿錨索、注漿材料、底梁組成聯(lián)合支護(hù)，可以加強(qiáng)巷道底板支護(hù)強(qiáng)度，有效控制底板底鼓變形量，確保巷道斷面滿足需要。

組合錨索、注漿錨索、注漿材料、底梁組成的聯(lián)合支護(hù)是由注漿錨索為核心所形成的錨注加固支護(hù)體系，其實(shí)質(zhì)是錨索兼做注漿管，通過注漿加強(qiáng)底板圍巖強(qiáng)度，同時(shí)組合錨索和底梁在注漿后的煤巖體內(nèi)起到了組合梁的作用，在底板形成鋼筋混凝土反拱，對(duì)底板形成主動(dòng)支護(hù)。其特點(diǎn)如下：

（1）注漿后注漿材料將破碎的圍巖聯(lián)接成整體，提高了整體強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了注漿材料與圍巖的整體統(tǒng)一，提高了巷道底板的抗壓能力。

（2）注漿后巷道底板圍巖體充填緊密，保證應(yīng)力能均勻作用，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)。

（3）采用錨索注漿，可以利用漿液封堵底板裂隙，隔絕空氣，防止圍巖風(fēng)化，并能防止圍巖被水浸濕而降低圍巖本身強(qiáng)度。

（4）組合錨索配套底梁可以給底板巖層施加反力，改變底板附近巖層的應(yīng)力狀態(tài)，從而在一定程度上抑制底板巖層擴(kuò)容、彎曲及膨脹等變形的產(chǎn)生，阻止底板向巷道內(nèi)移動(dòng)。

2.2 底鼓治理技術(shù)方案

首先在15#煤軌道大巷底板向下5～6m范圍的砂質(zhì)泥巖預(yù)注水泥漿，然后施工底板錨索孔并安裝組合錨索。同時(shí)利用錨索孔對(duì)底板深部進(jìn)行高壓水泥注漿，將巷道底板起底0.3～0.4m，并依次鋪網(wǎng)、安裝底梁、安裝托盤、漲拉錨索。對(duì)巷道底板澆筑混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，待混凝土凝固后對(duì)底板5～6m范圍的砂質(zhì)泥巖進(jìn)行二次水泥注漿。

（1）施工順序：施工底板淺部注漿孔→淺孔注漿→施工錨索孔→編制錨索→注錨索→下注漿管封孔→深孔注漿→起底至設(shè)計(jì)標(biāo)高下→鋪網(wǎng)→上底梁→鋪網(wǎng)→上錨索構(gòu)件→預(yù)緊錨索→澆筑混凝土→打淺孔—淺孔注漿。

（2）注漿材料：注漿用水泥選用42.5MPa普通硅酸鹽水泥，水玻璃為40波美度，模數(shù)2.8～3.0。

（3）注漿參數(shù)：巷道底板淺部注漿壓力為2MPa，深部注漿壓力為6MPa。水泥漿的水灰比應(yīng)控制在（1～1.2）∶ l。水泥漿與水玻璃之比控制在1∶(0.1～0.2)。

（4）底板組合錨索設(shè)計(jì)：組合錨索由3根Φ17.8mm×12.5m鋼絞線構(gòu)成，頭部配有多極鼠籠和導(dǎo)向帽，上部有底梁、組合托盤和三孔鎖具，見組合錨索結(jié)構(gòu)示意圖2。錨索鉆孔孔徑為Φ90mm；孔深12.5m。設(shè)計(jì)組合錨索排距2.5m，每排4根。巷道兩邊各布置兩組錨索，采用交錯(cuò)布置。所有錨索俯角均為75°。錨索布置見底板組合錨索布置圖3。

圖2 組合錨索結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

圖3 底板錨索布置示意圖（單位：mm）

圖4 底板錨索布置剖面圖（單位：mm）

（5）施工要求：

①按預(yù)注漿鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)，采用氣動(dòng)錨索鉆機(jī)施工，孔深為6m，孔徑為Φ90mm ，要求鉆孔垂直度和圓度要好，成孔完整，然后下4分×3m長(zhǎng)注漿管一根并采用水泥水玻璃進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度2.0m。

②按設(shè)計(jì)要求，選好孔位固定好鉆機(jī)，用Φ90mm打孔。

③將已經(jīng)解開順直編制好的組合錨索送入孔底，灌入42.5MPa普通硅酸鹽水泥漿（漿液水灰比0.6：1左右）40L。

④對(duì)巷道底板深部注水泥漿，同時(shí)實(shí)現(xiàn)底板組合錨索全長(zhǎng)錨固，注漿壓力6MPa。

⑤鋪設(shè)第一層網(wǎng)→安設(shè)底梁→鋪第二層網(wǎng)→安設(shè)錨索構(gòu)件→索具→逐根漲拉錨索至120kN。金屬網(wǎng)規(guī)格與巷道頂板支護(hù)金屬網(wǎng)規(guī)格一致。當(dāng)個(gè)別錨索張拉力達(dá)不到設(shè)計(jì)值時(shí)，在其旁邊鉆孔注漿進(jìn)行二次加固，以達(dá)到要求。

⑥現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土，混凝土標(biāo)號(hào)為C30；材料配比按礦設(shè)計(jì)進(jìn)行，混凝土厚度不低于30cm，要求振搗密實(shí)。

⑦砼體下部注漿，間隔4m布置一排注漿孔，每排2個(gè)注漿孔，孔深6m。

3 結(jié)論

通過在15#煤軌道大巷穿層地段采用組合錨索+注漿錨索+注漿材料+底梁組成的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)治理巷道底鼓，避免了頻繁的維修，節(jié)省整巷維修成本約200萬元，延長(zhǎng)了巷道服務(wù)年限，確保了礦井的正常生產(chǎn)、通風(fēng)和運(yùn)輸要求。