任學(xué)剛

（潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032600）

1 概 述

潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司二采區(qū)變電所設(shè)計(jì)長度為60m，硐室斷面規(guī)格為寬×高=4.7×3.2m，硐室沿15#煤層頂?shù)装宀贾茫苯禹斨饕蕴抠|(zhì)泥巖為主，平均厚度為4.2m，基本頂主要以細(xì)砂巖為主，平均厚度為11.4m。

二采區(qū)變電所圍巖采用錨桿、錨索進(jìn)行支護(hù)。頂板每排布置6 根長度為2.4m、直徑為20mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為0.9m，排距為1.0m；頂板錨索采用長度為7.3m、直徑為18.9mm 預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距為1.8m，排距為3.0m；巷幫采用長度為2.0m、直徑為20mm 單錨桿進(jìn)行支護(hù)，每排施工四根，錨桿間距為0.9m，排距為1.0m。如圖1所示。

圖1 二采區(qū)變電所錨桿支護(hù)斷面示意圖

2 二采區(qū)變電所底鼓變形機(jī)理

（1）開采深度影響。由于二采區(qū)不斷開拓延伸，采區(qū)深度加大，造成上覆巖層應(yīng)力加大。二采區(qū)變電所在應(yīng)力集中作用下，巷道圍巖承受壓力升高，圍巖壓縮、剪切變形嚴(yán)重，從而導(dǎo)致巷道頂板下沉、兩幫變形以及底鼓等現(xiàn)象。

（2）巷道圍巖松軟。由于二采區(qū)變電所布置在15#煤層中，巷幫煤體松軟，呈破碎狀，在應(yīng)力作用下巷道兩幫出現(xiàn)擠壓破壞，導(dǎo)致巷幫移近量加大，最大移近量達(dá)0.8m。巷道直接頂為炭質(zhì)泥巖，巖石普氏系數(shù)f=3.5，巖體呈層狀結(jié)構(gòu)，承載能力差，在應(yīng)力作用下出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，且向頂板深處延伸，最終導(dǎo)致頂板下沉、破碎，甚至出現(xiàn)局部冒頂現(xiàn)象。巷道底板主要以復(fù)合巖層為主，巖體單軸抗壓強(qiáng)度不足45MPa，且底板采用混凝土硬化，厚度為0.2m，混凝土強(qiáng)度為C20，導(dǎo)致巷道底板應(yīng)力承受能力差，在兩幫圍巖應(yīng)力作用下，底板出現(xiàn)嚴(yán)重破壞變形，導(dǎo)致底鼓現(xiàn)象。

（3）圍巖支護(hù)效果差。變電所頂板采用長度為2.5m 錨桿進(jìn)行支護(hù)，錨桿錨固端位于頂板應(yīng)力破碎松動圈內(nèi)，在長期應(yīng)力作用下錨桿錨固效果逐漸降低，抗拉拔力不滿足支護(hù)要求，導(dǎo)致錨桿無法起到懸吊作用。

3 圍巖變形聯(lián)合治理措施

為了提高二采區(qū)變電所圍巖穩(wěn)定性，決定對變電所圍巖采用“注漿+安裝L 型鋼棚”等優(yōu)化聯(lián)合措施進(jìn)行維護(hù)。

3.1 巷幫及頂板注漿加固處理

（1）巷幫注漿鉆孔布置。每個(gè)巷幫布置一排注漿斜孔，鉆孔深度為4.0m，鉆孔與巷幫成45°仰角布置，鉆孔施工在距頂板1.5m 處，鉆孔間距為3.0m，兩幫共計(jì)施工40 個(gè)注漿鉆孔。

（2）頂板注漿鉆孔布置。頂板每排布置兩個(gè)鉆孔，鉆孔深度為5.0m，鉆孔與頂板及兩幫成60°夾角布置，鉆孔間距為1.5m，排距為3.0m，頂板共計(jì)施工40 個(gè)注漿鉆孔。

（3）注漿工藝。采用馬麗散與催化劑以1 ∶1混合配比溶液進(jìn)行加固，采用ZBQ 型氣動注漿泵進(jìn)行注漿，幫部鉆孔注漿壓力為1.1MPa，頂部鉆孔注漿壓力為1.5MPa，注漿后采用膨脹水泥進(jìn)行封孔處理。

3.2 頂板支護(hù)優(yōu)化

為了提高頂板支護(hù)體支護(hù)質(zhì)量，變電所圍巖注漿1d 后，采用恒阻錨索代替錨桿支護(hù)。

（1）恒阻錨索長度為3.5m，直徑為21.6mm，每排施工5 根，錨索間距為0.9m，排距為1.5m，如圖2 所示。

有能力單獨(dú)開發(fā)項(xiàng)目的業(yè)主大多是項(xiàng)目資源豐富、實(shí)力雄厚的集團(tuán)公司，它們往往成立諸如碳資產(chǎn)公司這樣的子公司專門進(jìn)行CDM項(xiàng)目的開發(fā)工作，相當(dāng)于一個(gè)咨詢公司在單獨(dú)運(yùn)作項(xiàng)目。

（2）每排錨索外露端起吊一根長度為4.5m 的11#工字鋼梁，每根鋼梁焊制5 根直徑為30mm 圓孔。鋼梁起吊后在錨索外露端分別安裝一塊長度及寬度為0.1m 鋼方墊以及鎖具，并將鋼梁進(jìn)行預(yù)緊。

（3）恒阻錨索外露長度不得超過0.25m，每根錨索配套三個(gè)錨固劑，分別為一支型號為MSCK23/35，兩支型號為MSK23/60，上部超快下部快速，錨固力不得低于170kN，預(yù)緊力不得低于266kN。

3.3 底板安裝“L”型鋼棚

（1）首先對變電所底鼓段進(jìn)行起底施工，二采區(qū)變電所底鼓長度為50m，起底寬度為4.5m，深度為0.3m，起底后保證起底面平整。

（2）在起底面依次鋪設(shè)“L”型鋼棚，每米鋪設(shè)兩組，排距為2.0m。鋼棚長邊為2.0m，短邊為1.5m，長邊緊貼底鼓面，短邊緊貼巷幫。“L”鋼棚鋪設(shè)完后，長邊采用兩根長度為1.5m 地錨將其與底板固定，短邊采用一根地錨與巷幫固定，如圖2 所示。

（3）二采區(qū)變電所底鼓段共計(jì)安裝25 組“L”型鋼棚，鋼棚鋪設(shè)且固定后，對起底段采用強(qiáng)度為C40 型混凝土進(jìn)行澆筑，澆筑厚度為0.3m。澆筑期間必須用振動泵進(jìn)行震動，澆筑后確保澆筑面平整。

圖2 二采區(qū)變電所圍巖變形綜合維護(hù)施工斷面圖

4 結(jié) 語

潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部通過技術(shù)研究，對二采區(qū)變電所底鼓機(jī)理進(jìn)行合理分析，并對其圍巖提出“注漿+安裝L 型鋼棚”聯(lián)合維護(hù)措施，通過實(shí)際應(yīng)用取得了顯著成效。

（1）采用注漿加固技術(shù)提高了圍巖膠結(jié)穩(wěn)定性及承載能力，防止巷幫片幫破碎、頂板冒落等事故發(fā)生，使煤巖體單軸抗壓強(qiáng)度提高至60MPa 以上。

（2）采用恒阻錨索及鋼梁代替原頂板錨桿支護(hù)，保證了支護(hù)體錨固端位于堅(jiān)硬頂板內(nèi)，提高了支護(hù)錨固質(zhì)量及支護(hù)體懸吊作用，防止頂板離層現(xiàn)象。

（3）對變電所底鼓段進(jìn)行起底并安裝“L”型鋼棚，提高了底板承載能力，有效防止了底鼓現(xiàn)象。

（4）二采區(qū)變電所圍巖變形采取聯(lián)合控制措施后，通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，巷道頂板下沉量及底鼓量控制在0.3m 以下，巷幫移近量控制在0.4m 以下，保證了變電所安全使用。