劉忠斌

(山西汾西正旺煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300)

巷道掘進(jìn)過地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，由于圍巖自身承載能力差，導(dǎo)致巷道圍巖控制困難[1]。特別是巷道掘進(jìn)過陷落柱時(shí)，附近巖層裂隙發(fā)育、強(qiáng)度低、風(fēng)化嚴(yán)重，巷道掘進(jìn)過陷落柱后容易出現(xiàn)頂板冒落、煤壁片幫等問題，給巷道的掘進(jìn)及后續(xù)的使用帶來明顯影響[2～3]。因此，礦井生產(chǎn)過程中應(yīng)重視對(duì)巷道過陷落柱時(shí)破碎圍巖的控制。部分研究學(xué)者從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐角度對(duì)巷道過陷落柱時(shí)圍巖控制技術(shù)展開研究，如王春輝[4]根據(jù)陷落柱實(shí)現(xiàn)地質(zhì)情況提出先注漿加固陷落柱內(nèi)破碎巖體再進(jìn)行開挖掘進(jìn)，有效控制圍巖變形；范雨濤[5]對(duì)褶曲、陷落柱共存范圍內(nèi)的巷道圍巖變形進(jìn)行分析，并提出具體巷道支護(hù)優(yōu)化技術(shù)，研究成果為巷道過陷落柱破碎圍巖控制提供了一定的參考。

文中以山西某礦6806工作面回風(fēng)巷過陷落柱為工程背景，根據(jù)陷落柱對(duì)巷道掘進(jìn)及圍巖控制影響分析基礎(chǔ)上，提出采用錨網(wǎng)梁索結(jié)合噴漿方式進(jìn)行圍巖控制，現(xiàn)場(chǎng)取得顯著應(yīng)用效果。

1 工程概況

6806工作面位于礦井6采區(qū)，主要開采8號(hào)煤層，煤層厚度在4.35m，頂?shù)装鍘r性以砂質(zhì)泥巖為主。6806工作面設(shè)計(jì)推進(jìn)距離為1870m、斜長(zhǎng)190m，回采巷道斷面為矩形，寬×高=4.8m×3.7m，支護(hù)采用錨網(wǎng)索梁方式。

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，在回采工作面切眼350m位置存在有X06陷落柱，短軸、長(zhǎng)軸距離分別為50m、150m，采面軌道巷內(nèi)約有50m位于該陷落柱影響范圍內(nèi)，在距離采面切眼620m位置有X05陷落柱，短軸、長(zhǎng)軸分別為25m、65m，軌道巷約有35m受該陷落柱影響。具體采面與陷落柱位置關(guān)系見圖1。

圖1 采面與陷落柱位置關(guān)系

2 軌道巷圍巖條件及支護(hù)分析

2.1 圍巖條件

當(dāng)巷道掘進(jìn)到陷落柱影響范圍內(nèi)時(shí)，由于受到陷落柱影響，巖層膠結(jié)能力差，圍巖整體穩(wěn)定性、承載能力差，同時(shí)在X06、X05陷落柱內(nèi)巖層多是泥巖、砂質(zhì)泥巖。

6806采面軌巷處于F50斷層邊緣，受到斷層影響，巷道掘進(jìn)范圍內(nèi)可能存在較強(qiáng)的構(gòu)造應(yīng)力，進(jìn)一步會(huì)降低圍巖穩(wěn)定性，增加圍巖控制難度。巷道在掘進(jìn)過程中面臨的頂板冒落及煤壁片幫等問題更為突出。采用普通錨網(wǎng)索支護(hù)方式時(shí)，錨桿、錨索不能與圍巖充分接觸，甚至?xí)斐删植繀^(qū)域應(yīng)力集中進(jìn)一步惡化圍巖受力[6～8]。

2.2 巷道圍巖支護(hù)分析

2.1 陷落柱內(nèi)巖性性質(zhì)

陷落柱內(nèi)巖性性質(zhì)復(fù)雜、破碎的巖層膠結(jié)能力與圍巖承載能力密切相關(guān)，前期勘探對(duì)陷落柱內(nèi)的破碎巖石、充填物及膠結(jié)情況進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)。得知在陷落柱內(nèi)破碎的巖層賦存較為穩(wěn)定，內(nèi)部不含水，為后續(xù)巷道支護(hù)提供可靠指導(dǎo)。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)

采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)巷道過陷落柱時(shí)圍巖進(jìn)行控制，采用的錨索允許巷道圍巖出現(xiàn)一定變形，通過最大幅度的發(fā)揮圍巖承載能力來達(dá)到控制圍巖變形目的。

2.3 錨桿支護(hù)

在巷道圍巖中采用錨桿支護(hù)可以提升圍巖軸向力及切向力，提升圍巖的抗剪強(qiáng)度，避免出現(xiàn)剪切破壞。配合采用錨索支護(hù)，可以充分發(fā)揮深部巖層承載能力，避免出現(xiàn)巷道頂板冒落。同時(shí)配合采用錨網(wǎng)提升對(duì)巷道表層巖層控制能力，增強(qiáng)巖圍巖完整性及抗變形能力，控制圍巖變形。

2.4 表層圍巖及時(shí)噴漿

巷道掘進(jìn)完成后即可進(jìn)行初噴，降低表層巖層風(fēng)化、侵蝕程度，同時(shí)可以封堵表層巖層裂隙，避免出現(xiàn)破碎巖塊冒落。在施工完錨桿、錨索及金屬網(wǎng)后進(jìn)行復(fù)噴，進(jìn)一步提升圍巖完成性，降低巷道圍巖變形量。

3 巷道過陷落柱圍巖支護(hù)技術(shù)

6806采面軌巷掘進(jìn)過X06及X05陷落柱，地質(zhì)勘探資料表明，陷落柱內(nèi)的充填物為泥巖、砂巖，膠結(jié)密實(shí)，考慮到陷落柱影響范圍內(nèi)巖層破碎加之附近有F50斷層，圍巖受力復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式難以保證巷道圍巖穩(wěn)定。經(jīng)過綜合分析，采用“錨網(wǎng)索梁+噴漿+單點(diǎn)錨索”支護(hù)方式，支護(hù)參數(shù)見表1。具體巷道支護(hù)斷面見圖2。

表1 巷道支護(hù)參數(shù)

圖2 巷道支護(hù)示意圖

在巷道頂板支護(hù)時(shí)采用長(zhǎng)4.2m槽鋼配合采用單點(diǎn)錨索對(duì)頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，單點(diǎn)錨索布置在兩個(gè)臨近錨索中間進(jìn)行巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，單點(diǎn)錨索施工間排距為2.0m*2.4m。在巷道頂板及巷幫采用規(guī)格2.0m*0.9m金屬網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，網(wǎng)孔為0.25m*0.25m。

噴漿分兩次(初噴、復(fù)噴)，巷道掘進(jìn)后立刻初噴，厚度在5cm～6cm，待錨網(wǎng)索支護(hù)完成后進(jìn)行復(fù)噴工作，噴漿層厚度在6cm～7cm，確保噴漿層總厚度在12cm以上。噴漿材料為水泥、水及細(xì)砂，距離比例為水泥：砂紙：水=1：2：2。巷道噴漿從下到上緩慢進(jìn)行，噴槍與巷道表面間距控制在800mm～1000mm。

4 支護(hù)效果分析

巷道掘進(jìn)至X05陷落柱后并按照設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)支護(hù)完成后，觀測(cè)巷道表層圍巖變形情況，結(jié)果見圖3。

圖3 圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

從圖中看出，巷道采取提出的圍巖支護(hù)措施25d后，圍巖變形量基本趨于穩(wěn)定。待支護(hù)完成60d后，巷道頂板、巷幫最大位移量分別穩(wěn)定在140mm、155mm。表明文中提出的圍巖支護(hù)方案可以對(duì)陷落柱內(nèi)的破碎巖層進(jìn)行控制。

5 總結(jié)

1)受陷落柱影響，巷道圍巖內(nèi)裂隙穩(wěn)定性及承載能力較差，巷道掘進(jìn)過陷落柱時(shí)極易出現(xiàn)頂板脫落、煤壁片幫等事故。在制定圍巖支護(hù)方案時(shí)，應(yīng)結(jié)合陷落柱實(shí)際地質(zhì)條件，采取有針對(duì)性的圍巖控制措施。

2)根據(jù)圍巖巖性，在6806采面軌巷過X06、X05陷落柱時(shí)采用“錨網(wǎng)索+噴漿+單點(diǎn)錨索”支護(hù)方式，對(duì)圍巖進(jìn)行控制?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后頂板、巷幫變形量為140mm、155mm，有效控制了圍巖變形，為后續(xù)采面開采創(chuàng)造了良好條件。