李鵬飛

【摘 要】 文章以某礦5202破碎圍巖巷為研究對象，分析了巷道采用錨網(wǎng)索的原支護(hù)方式不能保證巷道的整體性和穩(wěn)定性，需要對原支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化，并提出了采用錨索梁+全斷面注漿方式來加固巷道頂?shù)装寮皟蓭?，并設(shè)計了支護(hù)參數(shù)。通過監(jiān)測巷道圍巖變形量以及錨索受力情況對巷道圍巖加固效果進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果可知，巷道頂板下沉量、兩幫移近量、底鼓量為74mm、310mm、267mm分別比加固前減少了58.9%、68.2%、65.8%，加固取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】 破碎圍巖;錨索梁;注漿;圍巖變形

【中圖分類號】 TD323 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）03-0020-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

近年來，我國多數(shù)礦井面臨開采深度大、地質(zhì)條件復(fù)雜的開采環(huán)境，巷道圍巖在垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力等共同作用下，極易發(fā)生變形破壞。特別是巷道掘進(jìn)過程中遇到破碎帶，傳統(tǒng)的支護(hù)方式已經(jīng)不能滿足巷道的整體穩(wěn)定，巷道可能出現(xiàn)冒頂、片幫、底鼓等現(xiàn)象，影響礦井的安全生產(chǎn)。國內(nèi)外眾多學(xué)者對破碎巷道加固技術(shù)的研究，取得了一定的成果，如錨網(wǎng)索耦合加固技術(shù)、錨柱支護(hù)加固技術(shù)、錨噴支護(hù)加固技術(shù)等。雖然這些成果在一些礦區(qū)運用取得了良好的效果，但是由于不同礦井地質(zhì)條件的差別，需要根據(jù)礦井的地質(zhì)條件對破碎巷道的加固技術(shù)進(jìn)行更深入的研究。因此，研究破碎巷道圍巖加固技術(shù)，能夠提高破碎巷道圍巖支護(hù)強(qiáng)度，對破碎巷道的掘進(jìn)效率以及礦井的安全生產(chǎn)具有重要的意義。

1 工作面概況

某礦5202巷位于-680m水平302盤區(qū)皮帶巷以北，西部距2202巷道140m，北部為井田邊界;東部為302盤區(qū)皮、回聯(lián)巷，鄰近巷道對該巷掘進(jìn)沒有影響。巷道埋藏深度在700m左右，頂、底板主要為泥巖和砂巖，巖層強(qiáng)度低，巷道圍巖破碎嚴(yán)重。礦井主采煤層為3#煤層，平均傾角7°，煤層厚度平均6.4m。5202巷頂?shù)装鍘r層性質(zhì)如表1所示。

2 巷道原支護(hù)方式及變形狀況

2.1巷道原支護(hù)方式

5202巷為3.8m×3.2m矩形斷面，礦井原設(shè)計采用錨網(wǎng)索支護(hù)，如圖1所示。

頂板施打5根高強(qiáng)左旋螺紋鋼錨桿，錨桿規(guī)格Φ22mm×2400mm，間排距為800mm。兩幫施打4根無縱筋右旋螺紋鋼樹脂錨桿，錨桿規(guī)格Φ22mm×2400mm，間排距為900mm。每根錨桿使用4支K2335樹脂錨固劑錨固。錨桿托盤為150×150×10mm鋼板壓制，采用Φ6mm冷拔鋼筋加工而成，規(guī)格2000mm×1000mm，網(wǎng)格為100mm×100mm，全斷面敷掛。金屬網(wǎng)與金屬網(wǎng)之間搭接長度為100mm，每隔不超過300mm用雙股14#鐵絲連網(wǎng)一道，搭接部分應(yīng)盡量用錨桿托盤壓實。

斷面頂板每排施打2根錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索規(guī)格為Φ18.9mm×8300mm，間排距為1600m、900m，錨索外露150mm～250mm。每根錨索用4支MSCK2850錨固劑錨固，錨索托盤為300mm×300mm×20mm鋼板加工，每根錨索錨固端確保錨入硬巖深度1m以上。

2.2巷道變形狀況

巷道掘進(jìn)支護(hù)后，由于巷道掘進(jìn)深度大，頂?shù)装鍘r層強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差。隨著時間的推移，巷道出現(xiàn)頂?shù)装濉蓭烷_始出現(xiàn)變形破壞。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可知，頂板最大下沉量、兩幫最大移近量、最大底鼓量分別180mm、976mm、780mm。當(dāng)工作面回采后，受動壓影響，巷道圍巖的變形量會繼續(xù)增大，如果不能及時進(jìn)行修復(fù)，會影響到工作面的回采效率以及安全生產(chǎn)。因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化支護(hù)方式，減小巷道圍巖變形破壞。

3支護(hù)加固方案

3.1加固對策

根據(jù)經(jīng)驗可知，巷道兩幫穩(wěn)定性在巷道整體穩(wěn)定性中是最重要的一環(huán)，兩幫穩(wěn)定能夠減少頂?shù)装宓淖冃纹茐某潭?。因此，對于破碎圍巖巷道整體穩(wěn)定性的提高，首先是加固巷道兩幫。采用錨索梁的支護(hù)方式加固破碎圍巖巷道兩幫，采用幫角錨梁和底角錨桿的支護(hù)方式防止底板出現(xiàn)底鼓，采用錨索梁的方式增強(qiáng)頂板的強(qiáng)度，采用全斷面注漿加固的方式修復(fù)破碎的圍巖，從而增強(qiáng)巷道整體性和穩(wěn)定性，避免巷道出現(xiàn)變形破壞。

3.2兩幫加固

5202巷兩幫采用錨索梁的支護(hù)方式加固兩幫，靠近頂板幫部采用錨索配合槽鋼支護(hù)，靠近底板幫部采用錨桿配合梯子梁支護(hù)。在距巷道頂板600mm和1600mm位置分別布置2套錨索梁，錨索角度分別為30°和-15°（向上為正向），其布置示意圖如圖2所示。其中槽鋼長度為2.4m，在槽鋼設(shè)置兩個Φ1.8m中心孔布置錨索，錨索采用規(guī)格為Φ22mm×5300mm，排距為1800mm，每根錨索采用1支K2355和2支Z2355樹脂錨固劑錨固。

在距離巷道底板500mm位置布置梯子梁，梯子梁長度為2.4m，在梯子梁設(shè)置三個Φ1.8m中心孔布置錨桿，角度為-30°，錨桿規(guī)格為Φ22mm×2400mm，間排距為900mm，每根錨桿采用2支Z2355樹脂錨固劑錨固。其布置示意圖如圖2所示。

3.3頂?shù)装寮庸?/p>

（1）頂板加固

5202巷頂板采用錨索梁加固的方式增強(qiáng)頂板抗變形能力。將原有巷道頂板每排打2根錨索的支護(hù)方式改為每排打3根錨索，從而提高巷道抗剪切變形能力，其支護(hù)布置示意圖如圖3所示。槽鋼長度為2.4m，在槽鋼設(shè)置三個Φ0.9m中心孔布置錨索，錨索采用規(guī)格為Φ22mm×8300mm，排距為900mm，每根錨索采用1支K2355和2支Z2355樹脂錨固劑錨固。

（2）底板加固

5202巷底板采用幫角錨梁和底角錨桿的支護(hù)方式防止底板出現(xiàn)底鼓。在距巷道兩幫300mm位置各布置與底板呈60°夾角的錨桿，規(guī)格為Φ22mm×2400mm，每根錨桿采用2支Z2355樹脂錨固劑錨固，其底板加固示意圖如圖3所示。

3.4全斷面注漿加固

巷道注漿加固能夠有效提高圍巖強(qiáng)度，增強(qiáng)巷道抗變形能力。為了加固5202巷破碎圍巖穩(wěn)定性，采用淺部注漿與深部注漿相結(jié)合的方式對巷道進(jìn)行全斷面注漿。注漿材料采用水泥、黃沙、石子配置而成，三者比例為1∶2∶2，水灰比為0.45∶1。分別在巷道頂板、兩幫和底角采用淺部注漿與深部注漿交替進(jìn)行。

淺部注漿與深部注漿參數(shù)各不相同，其中淺部注漿孔深為1.5m，深部注漿為3.2m;淺部注漿與深部注漿直徑都為42mm，間排距都為1.2m×1.6m;淺部注漿錨桿規(guī)格為Φ25mm×500mm，深部注漿錨桿規(guī)格為Φ22mm×3000mm。在巷道靠近底角位置幫部和底板處，分別各布置1個深注漿孔和淺注漿孔，布置角度與巷道底板呈30°夾角。

4加固效果檢驗

巷道原支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化后，通過監(jiān)測巷道圍巖變形量以及錨索受力情況對5202巷圍巖加固效果進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，0～20d，巷道圍巖變形量和錨索受力變化小;20～80d，受工作面回采動壓的影響，巷道圍巖變形量和錨索受力逐漸增大;100d以后，加固技術(shù)對巷道圍巖整體穩(wěn)定性的效果逐漸體現(xiàn)，注漿加固技術(shù)保證了破碎圍巖的整體性，錨索受力處于合理的區(qū)間內(nèi)，支護(hù)效果明顯。在巷道原錨網(wǎng)支護(hù)方式下，補(bǔ)強(qiáng)錨索支護(hù)后，提高和巷道圍巖抗變形能力，巷道圍巖變形量減小。

由圖4中巷道圍巖變形量監(jiān)測結(jié)果可知，5202巷優(yōu)化原支護(hù)方式后，巷道頂板最大下沉量為74mm，相比加固前減少了58.9%;兩幫最大移近量為310mm，相比加固前減少了68.2%;最大底鼓量為267mm，相比加固前減少了65.8%。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可知，加固技術(shù)有效地提高了巷道整體強(qiáng)度，減小了巷道圍巖變形破壞，保證了巷道的穩(wěn)定性，對礦井的安全生產(chǎn)具有重要的意義。

5結(jié)論

（1）以某礦5202巷為研究對象，分析了巷道原支護(hù)方式以及支護(hù)后變形狀況，采用原支護(hù)方式頂板最大下沉量、兩幫最大移近量、最大底鼓量分別180mm、976mm、780mm。

（2）對巷道原有支護(hù)形式進(jìn)行優(yōu)化，采用錨索梁的支護(hù)方式加固破碎圍巖巷道兩幫，采用幫角錨梁和底角錨桿的支護(hù)方式防止底板出現(xiàn)底鼓，采用錨索梁的方式增強(qiáng)頂板的強(qiáng)度，采用全斷面注漿加固的方式修復(fù)破碎的圍巖，并分別設(shè)計了支護(hù)參數(shù)。

（3）通過監(jiān)測巷道圍巖變形量以及錨索受力情況對巷道圍巖加固效果進(jìn)行監(jiān)測，從監(jiān)測結(jié)果可知，巷道頂板最大下沉量、兩幫最大移近量、最大底鼓量分別比加固前減少了58.9%、68.2%、65.8%，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可知，加固取得了良好的效果。

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