侯 波

（晉煤集團(tuán)質(zhì)監(jiān)站， 山西 晉城 048006）

井下采掘施工中會破壞煤巖體原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，當(dāng)多個采掘工作面集中采掘施工時，會對采掘工作面附近煤巖體及巷道產(chǎn)生集中應(yīng)力破壞作用，當(dāng)集中應(yīng)力大于巷道圍巖支護(hù)強(qiáng)度時，圍巖出現(xiàn)不同程度的破壞作用；所以分析不同條件下的巷道變形破壞機(jī)理，在變形初期采取科學(xué)有效的加固措施[1]，能夠阻止巷道進(jìn)一步破壞，減少后續(xù)工作量，提高煤礦生產(chǎn)效率。本文通過對寺河礦東四盤區(qū)西翼回風(fēng)一巷采動動壓分析，結(jié)合變形后采取的補(bǔ)強(qiáng)措施及效果，提出多重應(yīng)力下巷道未變形或變形初期對巷道實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)預(yù)加固的措施，從而有效阻止巷道破碎變形現(xiàn)象。

1 東四盤區(qū)西翼的概述

東四盤區(qū)西翼中部回風(fēng)一巷設(shè)計(jì)長度為2 400 m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0 m×3.8 m；巷道以東為東翼大巷及4304 綜采工作面回采區(qū)域，以南分別為回風(fēng)二巷、4305 工作面，以北為西翼中部膠帶巷。

回風(fēng)一巷回采煤層為二疊系下統(tǒng)山西組下部的3 號煤層，煤層平均厚度為6.13 m，煤層傾角為平均6°，巷道沿3 號煤層底板東西走向布置；3 號煤層偽頂主要以灰黑色炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為0.3 m；直接頂主要以灰黑色砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度6.4 m；老頂主要以黑灰色粉砂巖為主，平均厚度為7.5 m受4305、3313 工作面回采動壓影響，巷道變形比較劇烈，并出現(xiàn)頂板下沉、底鼓、幫鼓現(xiàn)象，尤其在交岔點(diǎn)附近區(qū)域變形表現(xiàn)尤為突出。主要表現(xiàn)在：頂板下沉嚴(yán)重，最大下沉量達(dá)0.45 m，且局部區(qū)域頂板出現(xiàn)傾斜跨距；底鼓現(xiàn)象嚴(yán)重，最大底鼓量達(dá)0.89 m；巷幫維護(hù)難度大，巷幫塌方嚴(yán)重，成型效果差等，導(dǎo)致巷道二次維護(hù)難度大，維修周期長，且不利于巷道安全施工。

2 巷道變形特點(diǎn)及變形機(jī)理

2.1 巷道變形特點(diǎn)

1）巷道后期變形量大。巷道掘進(jìn)初期不收采動影響或采動影響小，隨著工作面不斷回采，巷道四周采空區(qū)及回采工作面數(shù)量增加，巷道受多重應(yīng)力影響大，導(dǎo)致巷道后期圍巖變形嚴(yán)重[2]。

2）巷道圍巖存在長期性變形特征。巷道在多重應(yīng)力作用出現(xiàn)圍巖蠕動變形，且蠕變存在時間效應(yīng)，隨著時間推移蠕變現(xiàn)象逐漸降低，但對巷道圍巖仍存在破壞作用，直至蠕變現(xiàn)象消失。

3）巷道底鼓嚴(yán)重。巷道受多重應(yīng)力后頂板先出現(xiàn)下沉、破碎現(xiàn)象，隨著應(yīng)力加大，集中應(yīng)力沿幫部煤柱傳遞至底板，軟巖底板在兩側(cè)垂直應(yīng)力剪切作用下，底板中部出現(xiàn)嚴(yán)重底鼓現(xiàn)象[3]。

2.2 巷道變形機(jī)理

1）4305、3313 兩個工作面回采動壓影響。4305工作面與3313 工作面為對拉工作面，兩個工作面在回采至停采線10 m 處，在回風(fēng)一巷處產(chǎn)生超前應(yīng)力，在兩個超前集中應(yīng)力疊加作用下，導(dǎo)致回風(fēng)一巷及其周邊巷道變形嚴(yán)重。

2）東四西翼蓋山厚度大，地應(yīng)力高。從工作面的綜合柱狀圖可以得出，西翼3 號煤層蓋山厚度超過500 m，較東翼偏高，地應(yīng)力因素影響顯著。

3）瓦斯抽采破壞煤體穩(wěn)定性。由于回風(fēng)一巷及其他集中大巷在掘進(jìn)前需進(jìn)行煤層瓦斯預(yù)抽，巷道掘進(jìn)期間瓦斯抽放鉆孔數(shù)量多，而且在進(jìn)行瓦斯抽采時會對煤體產(chǎn)生卸壓作用，導(dǎo)致煤體內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜裂隙[4]，并且隨著裂隙延伸擴(kuò)展致使裂隙出現(xiàn)貫通現(xiàn)象，從而破壞了煤體穩(wěn)定性。

4）局部巷幫錨桿支護(hù)系統(tǒng)整體完整性喪失：在應(yīng)力破壞作用下巷幫出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，片幫錨桿加固件（如小鋼帶、鋼方墊等）失去預(yù)緊加固作用，從而導(dǎo)致錨桿支護(hù)失效，在聯(lián)鎖作用下巷幫破壞更加嚴(yán)重，當(dāng)巷道兩幫產(chǎn)生大變形破壞時，巷幫支承作用力降低，造成頂板承載梁破壞，引起頂板斷裂現(xiàn)象。

3 注漿加固技術(shù)應(yīng)用

3.1 注漿加固材料選擇

1）回風(fēng)一巷注漿材料主要采用的是聯(lián)邦無機(jī)加固材料，該材料屬于新型地質(zhì)聚合物注漿材料，且主要以無機(jī)礦粉為主，在進(jìn)行配料時水灰比為1.2∶1.0，保證煤體注漿后在10 d 范圍內(nèi)凈漿煤體抗壓強(qiáng)度不低于12 MPa。

2）聯(lián)邦無機(jī)加固材料性能主要表現(xiàn)為快凝、早強(qiáng)型、高滲透性等特性，凝結(jié)時間和膠結(jié)強(qiáng)度可根據(jù)水灰比進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)[5]。

3.2 巷幫注漿施工

1）針對巷道在不同區(qū)域變形程度不同的特點(diǎn)，采用巷幫單側(cè)注漿和巷幫兩側(cè)注漿的方式進(jìn)行對巷道進(jìn)行加固，其中，對于巷幫變形破壞嚴(yán)重區(qū)段，采用向巷道兩幫注漿加固的方式。采用單側(cè)、雙側(cè)分區(qū)域注漿的優(yōu)點(diǎn)：能夠保證提高巷道整體穩(wěn)定性的前提下，減少注漿鉆孔的施工量，提高注漿效率。

2）巷幫主要采用淺孔注漿方式，每排施工3 個鉆孔，鉆孔間距為1.2 m，第一個鉆孔位置距頂板間距為0.5 m，鉆孔深度為3.0 m，排距為5.0 m，鉆孔直徑為45 mm；頂?shù)装鍍蓚€鉆孔分別以10°仰俯角布置，如圖1 所示。

圖1 回風(fēng)一巷注漿鉆孔布置示意圖（mm）

3.3 頂板注漿施工

1）頂板注漿鉆孔主要采用深淺孔交替布置方式，淺孔每排布置兩個，鉆孔深度為3.0 m，鉆孔間距為3.0 m，鉆孔排距為5.0 m；深孔鉆孔每排一個，施工在相鄰兩排淺孔鉆孔中間，鉆孔深度為8.0 m，排距為5.0 m，如圖1 所示。

2）在破碎頂板進(jìn)行鉆孔施工時，為了提高鉆孔成型率，破碎區(qū)域鉆孔段安裝護(hù)孔管，每節(jié)護(hù)孔管長度為0.5 m，直徑為43 mm，在護(hù)孔管上均勻布置直徑為10 mm 滲液孔。

3.4 底板注漿施工

1）受強(qiáng)烈動壓影響，大巷部分地段底鼓劇烈，底鼓量達(dá)到1 000～1 500 mm，這主要是由于底板無支護(hù)造成的。由于底鼓量大，行人、運(yùn)輸、加固巷道等比較困難，首先要對巷道進(jìn)行起底工作，保證足夠的通風(fēng)斷面。

2）采用起底的方法不能徹底解決底鼓問題，而且導(dǎo)致兩幫收斂進(jìn)一步增大。因此起底工作結(jié)束后要對巷幫和底板進(jìn)行注漿加固，并采用注漿錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

3）底板每排布置三根注漿錨索，錨索長度為4.0m，直徑為17.8 mm，錨索間距為2.0 m，排距為3.0 m，錨索垂直底板布置，在錨索外露端安裝一根長度為4.5 m 鋼筋托梁并預(yù)緊，然后對錨索鉆孔插入注漿軟管并進(jìn)行注漿施工，保證錨索全長錨注。

4 結(jié)語

對回風(fēng)一巷注漿加固后分別在巷道圍巖安裝位移監(jiān)測儀，并對頂板安裝了LBY-3 型頂板離層指示儀，通過30 d 巷道圍巖變形情況觀察發(fā)現(xiàn)，變形巷道采取注漿加固后，控制了巷道兩幫破碎、片幫現(xiàn)象，兩幫移近量控制0.25 m 范圍內(nèi)；頂板穩(wěn)定性得到有效提高，頂板網(wǎng)上8 m 范圍內(nèi)未出現(xiàn)離層現(xiàn)象；底板鼓起量控制在0.3 m 以下，大大提高了巷道成型率，取得了顯著應(yīng)用成效。