范永平

(潞安集團(tuán) 左權(quán)五里堠煤業(yè)有限公司，山西 左權(quán) 032600)

1 工程概況

五里堠煤業(yè)下組煤(15號(hào)煤層)集中膠帶運(yùn)輸下山位于進(jìn)風(fēng)井下組煤集中進(jìn)風(fēng)大巷東側(cè)，主要用于連接采區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷與進(jìn)風(fēng)井，滿足采區(qū)的運(yùn)輸要求，巷道斷面為直墻半圓拱形，采用炮掘施工，沿煤層底板掘進(jìn)，巷道凈寬為4.7 m，凈高為3.85 m， 15-3號(hào)煤層厚度為5.6～6 m，傾角9～16°，煤層節(jié)理裂隙較發(fā)育，煤層之上為泥巖偽頂，厚度0.54～0.9 m，基本頂為中粒砂巖，均厚14.86 m，直接底為泥巖，均厚4.4 m，基本底為細(xì)粒砂巖，均厚4.7 m，根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r層的情況可知，巷道圍巖的特征為頂強(qiáng)幫弱。

原有支護(hù)采用錨網(wǎng)索支護(hù)，頂板采用D20 mm×2 400 mm的螺紋鋼錨桿，間距900 mm，排距900 mm，錨索采用D17.8 mm×6 500 mm的1×7股鋼絞線，每個(gè)斷面打設(shè)3根，間排距為1 300 mm×1 800 mm，兩幫采用D16 mm×1 800 mm的A3鋼錨桿，間排距為750 mm×900 mm，巷道表面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并采用325號(hào)礦渣水泥配設(shè)厚度為120 mm的C20混凝土噴漿層，具體支護(hù)斷面如圖1所示。巷道在原有支護(hù)下兩幫變形量大，最大變形量為0.85 m，考慮到巷道作為下組煤大巷，現(xiàn)有支護(hù)方案不能保障巷道圍巖的穩(wěn)定，擬對(duì)巷道幫部采用注漿加固措施。

圖1 巷道原有支護(hù)方案斷面(mm)

2 圍巖控制技術(shù)

2.1 方案設(shè)計(jì)

通過(guò)分析下組煤(15號(hào)煤層)集中膠帶運(yùn)輸下山在原有支護(hù)方案下的圍巖變形情況，提出采用淺孔+深孔注漿結(jié)合錨索進(jìn)行聯(lián)合的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施，進(jìn)一步對(duì)巷道兩幫圍巖進(jìn)行控制，借鑒相關(guān)礦井經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)數(shù)值模擬，設(shè)計(jì)巷道幫部淺部注漿孔和深部注漿孔的深度分別為1.5 m和5 m，注漿加固材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿液的水灰比為0.7～0.8，水泥漿與水玻璃漿液成1∶1進(jìn)行等比例注入，具體淺部注漿與深部注漿的各項(xiàng)參數(shù)如下：

1) 淺部注漿。在淺部注漿作業(yè)前，由于原有巷道待注漿區(qū)域噴漿層剝落比較嚴(yán)重，為保障注漿加固效果及護(hù)表強(qiáng)度，對(duì)巷道原有噴漿進(jìn)行鑿除，重新在巷道表面噴射厚度為120 mm的C30混凝土，噴漿使用水泥標(biāo)號(hào)為425號(hào)普通硅酸鹽水泥，淺部鉆孔的孔徑為50 mm，孔深為1 500 mm，間排距為1 000 mm×1 500 mm，注漿花管呈二二布置，孔口采用麻繩+錨固劑的方式進(jìn)行封孔作業(yè)，封孔長(zhǎng)度為0.3 m，在進(jìn)行淺孔注漿作業(yè)時(shí)，使用間歇式注漿方法，設(shè)置注漿壓力為1～2 MPa，漿液的擴(kuò)散半徑為1.5 m左右[1-2]，注漿加固結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)為注漿壓力達(dá)到2 MPa，并穩(wěn)定在2 MPa的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15 min，淺孔注漿作業(yè)時(shí)為充分保障注漿加固效果采用自上而下、隔行跳注的方式。

2) 深孔注漿加固。待淺孔注漿加固結(jié)束3 d后，開(kāi)始深孔注漿的打孔作業(yè)，深孔孔徑為50 mm，深度為5 500 mm，垂直于巷道打設(shè)，注漿孔間排距為1 000 mm×1 500 mm，深孔呈二一二布置，孔口同樣采用麻繩+錨固劑的方式進(jìn)行封孔作業(yè)，設(shè)置注漿壓力為3-4 MPa，漿液的擴(kuò)散半徑約為1.5 m，當(dāng)注漿壓力達(dá)到4 MPa，并穩(wěn)定在4 MPa的時(shí)間持續(xù)20 min以上時(shí)即可停止注漿作業(yè)，深孔注漿采用間歇式注漿方式，注漿順序同樣為自上而下、隔行跳注的方式。

具體淺孔和深孔注漿漿液的擴(kuò)散半徑如圖2所示。

圖2 淺孔與深孔漿液擴(kuò)散半徑示意(mm)

3) 幫部補(bǔ)強(qiáng)錨索。為充分保障巷道幫部圍巖的穩(wěn)定，深孔注漿加固后，在巷道兩幫補(bǔ)打錨索，錨索采用D17.8 mm×5 500 mm的1×7股鋼絞線，設(shè)置錨索的預(yù)緊力不小于150 kN,兩幫補(bǔ)強(qiáng)錨索在距巷道底板0.6 m的位置處打設(shè)，間排距為1 000 mm×1 000 mm，錨索外露長(zhǎng)度200～350 mm，托盤(pán)規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm，拱形托盤(pán)，拱高不小于60 mm，每個(gè)錨索孔安裝1支K2335與2支Z2360樹(shù)脂錨固劑，并采用由D16 mm鋼筋焊接而成、鋼筋間距為60 mm、孔大小均為60 mm×60 mm的鋼筋梯子梁將巷幫錨桿與錨索連接為一個(gè)整體。錨索布置示意如圖3所示。

圖3 幫部補(bǔ)強(qiáng)錨索示意

2.2 效果分析

為有效分析下組煤(15號(hào)煤層)集中膠帶運(yùn)輸下山采用注漿加固+補(bǔ)強(qiáng)錨索的支護(hù)效果，采用十字布點(diǎn)法對(duì)巷道的表面位移進(jìn)行了持續(xù)觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)整理得到巷道表面位移曲線，如圖4所示。

圖4 補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后巷道圍巖變形曲線

由圖4可知，采用注漿加固+補(bǔ)強(qiáng)錨索的支護(hù)方式后，巷道圍巖的變形量主要出現(xiàn)在補(bǔ)強(qiáng)方案實(shí)施后的0～24 d，兩幫最大變形速率為11.66 mm/d，頂?shù)装逡平康淖畲笞冃嗡俾蕿?.83 mm/d，在圍巖補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案實(shí)施30 d后，巷道圍巖的移近量基本穩(wěn)定，表明巷道已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，最終兩幫的最大移近量為170 mm，頂?shù)装宓淖畲笠平繛?0 mm，由此可知巷道兩幫在采用注漿加固+錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后，巷道兩幫變形量大的問(wèn)題得到了有效解決。

3 結(jié) 語(yǔ)

五里堠煤業(yè)下組煤(15號(hào)煤層)集中膠帶運(yùn)輸下山在原有支護(hù)條件下兩幫出現(xiàn)了變形，為此采用了巷道幫部淺部+深部注漿加固+錨索的聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)措施，有效控制了巷道兩幫變形量大的問(wèn)題，保障了巷道圍巖的穩(wěn)定，取得了良好效果。