牛晉云

（晉煤集團(tuán)成莊礦生產(chǎn)技術(shù)部，山西 晉城 048021）

煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯含量大，采掘銜接緊張，一條巷道服務(wù)兩個(gè)工作面的情況已比較常見。巷道受兩個(gè)工作面回采的動壓影響，圍巖裂隙發(fā)育，整體性降低，圍巖變形大，導(dǎo)致巷道極易變形失穩(wěn)，特別是服務(wù)于大采高工作面多次動壓影響的巷道，由于其強(qiáng)動壓影響，巷道維護(hù)十分困難，對于地質(zhì)條件復(fù)雜情況下的多次動壓巷道維護(hù)難度更大，這也是目前我國煤礦面臨的主要巷道支護(hù)難題[1-3]。

1 工程概況

成莊礦主采3#煤層，煤體強(qiáng)度10.05～21.20MPa左右。基本頂以中砂巖為主，平均厚度4.8m，單軸抗壓強(qiáng)度79.9～91.2MPa；直接頂以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度2.89m，單軸抗壓強(qiáng)度35.9～65.8MPa；直接底和基本底均是砂質(zhì)泥巖。5308工作面位于五盤區(qū)，工作面走向長度2748m，傾向長度為221m（工作面布置圖如圖1所示）。工作面平均埋深450m，煤層平均厚度6.07m，傾角2～8°，平均5°。工作面采用兩進(jìn)一回方式，53082巷為5308工作面回風(fēng)巷，也是5306工作面進(jìn)風(fēng)巷，將受兩個(gè)工作面回采動壓影響。巷道設(shè)計(jì)斷面尺寸為4520×3200mm，采用錨網(wǎng)索支護(hù)，受一次回采動壓影響后，局部變形嚴(yán)重處巷道寬度小于4300mm，巷道高度小于2800mm。

圖1 工作面巷道布置示意圖

2 圍巖變形原因分析

成莊礦5306和5308工作面均為大采高工作面，平均開采高度約6m。5306大采高工作面開采后形成采空區(qū)高度大，基本頂會產(chǎn)生劇烈的回轉(zhuǎn)變形，給工作面前方及兩側(cè)煤體造成較大的影響。工作面?zhèn)认蛑С袎毫τ绊懛秶啾绕胀ňC采工作面范圍更大，應(yīng)力集中系數(shù)更高，圍巖破碎范圍增大，工作面動壓影響強(qiáng)烈，使得53082巷道圍巖裂隙發(fā)育，圍巖變形大。加之5308工作面開采強(qiáng)動壓影響，使得原本已經(jīng)處于屈服狀態(tài)的煤巖體再次經(jīng)受強(qiáng)動壓影響，煤巖體進(jìn)一步破壞，喪失殘余支撐強(qiáng)度，從而導(dǎo)致巷道失穩(wěn)破壞。因此，對于多次動壓影響巷道，在進(jìn)行巷道錨桿索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的基礎(chǔ)上，需進(jìn)行注漿加固。結(jié)合巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線和多次動壓影響巷道圍巖應(yīng)力演變特點(diǎn)，需采取注漿加固，提高巷道圍巖整體性，從而提高圍巖持續(xù)承載的能力。

3 巷道圍巖加固

3.1 錨桿索補(bǔ)強(qiáng)

由于巷道變形較大，需對巷道進(jìn)行起底，起底后巷高不小于4800mm。為保持巷道穩(wěn)定，需對巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，頂板采用Φ22×7400mm高強(qiáng)錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，每排3根，間排距為1700×2000mm，預(yù)緊力250kN。起底后巷幫下部打設(shè)2根錨桿，支護(hù)參數(shù)與原支護(hù)保持一致，并采用Φ22×4300mm高強(qiáng)錨索對巷幫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)后錨桿為3-2-3形式，間排距為1400×1000mm，預(yù)緊力150kN。錨索采用加長錨固，1根快速錨固劑，2根中速錨固劑。

3.2 注漿加固方案

（1）圍巖結(jié)構(gòu)調(diào)查。為了了解掌握巷道圍巖破壞情況，分析圍巖變形原因，確定巷道加固方案，對53082巷圍巖內(nèi)部進(jìn)行了鉆孔窺視，調(diào)查巷道圍巖破壞的深度和裂隙發(fā)育的程度。現(xiàn)場共布置測站四組，每組布置三個(gè)鉆孔，兩幫各一個(gè)，頂板一個(gè)，鉆孔深度10m。綜合各組鉆孔窺視情況可知，53082巷圍巖整體破損嚴(yán)重，深部巖層較完整，淺部裂隙較為發(fā)育。在巷道圍巖變形嚴(yán)重的區(qū)域，頂板上方1.5m處巖層裂隙明顯；在巷幫及頂板1.5～4.5m深度范圍，巷幫及頂板圍巖較破碎；在巷道圍巖4.0～8.0m深度范圍，巖層出現(xiàn)局部裂隙，巷道圍巖極其破碎，且在6.0m深度圍巖破損情況較為嚴(yán)重。

（2）注漿加固方案。為保證巷道注漿加固效果，防止?jié){液從原支護(hù)的錨桿、錨索孔中和圍巖表面裂隙中漏出，采用層次注漿方案。首先采用淺孔注漿對錨桿、錨索孔中的孔隙和圍巖變形產(chǎn)生的裂隙進(jìn)行封堵，之后再采用深孔進(jìn)行深部圍巖加固。

①鉆孔布置

淺孔注漿孔布置：巷道頂板及巷幫淺部注漿鉆孔深度均為2.0m，布置形式均為4-3-4布置，且頂板與兩幫鉆孔交錯(cuò)布置，即頂板布置3個(gè)注漿鉆孔時(shí)，兩幫各布置4個(gè)鉆孔；頂板淺部注漿鉆孔間排距為1200×2000mm，巷幫淺部注漿鉆孔間排距為1500×2000mm；控制好注漿鉆孔與錨桿、錨索的間距。如圖2所示。

圖2 淺部注漿鉆孔布置圖

深孔注漿孔布置：在巷道圍巖變形輕微區(qū)，僅對巷道兩幫進(jìn)行注漿加固，深部注漿鉆孔深度為6.0m，布置形式及間排距與淺部鉆孔保持一致。在巷道圍巖變形嚴(yán)重區(qū)域，對巷道頂板及兩幫均進(jìn)行注漿加固，巷幫注漿鉆孔深度為8.0m，頂板鉆孔深度為6.0m，鉆孔布置形式及參數(shù)均與淺部注漿鉆孔保持一致。

②注漿材料及管路

采用525#普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑制備素水泥漿，在進(jìn)行注漿堵漏時(shí)，要用水泥-水玻璃雙液漿的成分進(jìn)行施工。A1216鋁塑管作為注漿管，同時(shí)準(zhǔn)備橡膠材質(zhì)的止?jié){塞和鋼管。

③注漿方式及壓力

采用孔內(nèi)下射漿管的全長一次注漿方式，淺孔注漿壓力為2MPa，深孔注漿壓力不小于6MPa。

④注漿加固時(shí)機(jī)

淺部注漿鉆孔在打鉆施工完成后即可進(jìn)行注漿，封堵淺部裂隙；深部鉆孔注漿加固需結(jié)合巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線和多次動壓影響巷道圍巖應(yīng)力演變特點(diǎn)，根據(jù)巷道圍巖裂隙發(fā)育情況，在5308工作面回采達(dá)到鉆孔附近時(shí)方可進(jìn)行注漿，注漿鉆孔超前工作面距離不大于15m。

4 效果檢驗(yàn)

采用“十字”測點(diǎn)法，對53082巷圍巖變形情況進(jìn)行觀測分析，從而對巷道加固效果進(jìn)行考察。對多組巷道圍巖變形情況進(jìn)行匯總分析后，得到巷道圍巖頂?shù)准皟蓭妥冃稳鐖D3所示。

圖3 巷道圍巖變形量

由圖3可見，巷道采用錨桿索補(bǔ)強(qiáng)加固及巷道圍巖注漿加固的綜合技術(shù)措施后，取得良好的控制效果，巷道兩幫最大移近量為376mm，頂?shù)装遄畲笠平繛?02mm。

5 結(jié)語

結(jié)合成莊礦53082巷情況，通過分析厚煤層大采高工作面多次動壓影響巷道圍巖受力情況和圍巖變形特點(diǎn)，提出了多次動壓巷道圍巖加固方案。采用錨桿索補(bǔ)強(qiáng)加固，并配合淺部裂隙封堵和深部圍巖加固的層次注漿加固技術(shù)，對多次動壓巷道進(jìn)行井下加固，巷道圍巖變形控制效果較好，能夠滿足工作面安全生產(chǎn)使用要求。