趙 璽

（山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

1 工程概況

高河礦現(xiàn)開(kāi)采3 號(hào)煤層，平均厚7.45m，煤層傾角為2～9°。煤層偽頂為砂質(zhì)泥巖，厚0.5m；直接頂為砂質(zhì)泥巖-泥巖，厚16.0～16.6m。W1302 回風(fēng)順槽為矩形斷面，掘?qū)?300mm，掘高3550mm，沿3#煤層底板掘進(jìn)，位于高河背斜西側(cè)，巷道埋深403～445m。W1302 回風(fēng)順槽總長(zhǎng)523.5m，東接W1303 回風(fēng)順槽運(yùn)輸聯(lián)巷，向北距W1303 回風(fēng)順槽幫-幫30m，南面為W1302 采煤工作面，西接W1302 工作面切眼（未掘）。根據(jù)地面瞬變電磁勘探情況，W1302 回風(fēng)順槽預(yù)計(jì)在里程157m 處，左幫揭露Xw6 陷落柱，影響距離預(yù)計(jì)28m 長(zhǎng)。

由巷道頂板巖層情況可知，巷道頂板錨桿支護(hù)在頂煤內(nèi)，錨索錨固于上部直接頂內(nèi)，頂煤和泥巖頂板穩(wěn)定性均較差，給巷道頂板維護(hù)帶來(lái)很大的困難。巷道掘進(jìn)揭露陷落柱，加大了巷道圍巖控制難度。

2 巷道支護(hù)方案

2.1 臨時(shí)支護(hù)及裝置

（1）頂板臨時(shí)支護(hù)及裝置

掘進(jìn)后巷道頂板采用前探梁無(wú)縫鋼管[1-2]進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，主要包括前探梁、吊環(huán)、防退銷(xiāo)、接頂大板、防退鏈等。如圖1 所示。

圖1 前探梁臨時(shí)支護(hù)示意圖

① 前探梁：使用3 寸無(wú)縫鋼管（δ=7mm）制作，長(zhǎng)度4.5m。每根前探梁上打設(shè)3 組防退孔，每組打設(shè)3 個(gè)，直徑為26mm，孔間距為150mm，前端打設(shè)2 個(gè)固定孔，直徑為26mm，孔間距為300mm。（26mm 的防退孔、固定孔用2mm 厚100mm 長(zhǎng)的鋼管鑲嵌在3 寸鋼管內(nèi)焊接牢固，以此來(lái)加強(qiáng)鋼管的強(qiáng)度）。

② 吊環(huán)：使用Φ22mm 螺紋鋼加工制成，吊環(huán)上焊接配套的內(nèi)徑為22mm、長(zhǎng)60mm 的帶內(nèi)絲套筒，套筒兩側(cè)焊接10mm 厚的鋼板，共加工9 個(gè)。

③ 接頂大板：長(zhǎng)×寬×厚=3500×300×50，共加工5 塊。

④ 防退鏈：使用不小于Φ6mm 鐵鏈加工，鏈長(zhǎng)不小于500mm，一端焊接在吊環(huán)上，另一端焊接在防退銷(xiāo)上。

（2）迎頭防片幫裝置

迎頭護(hù)幫使用1 根1 寸5.0m 長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管（運(yùn)輸聯(lián)巷5.3m），鋼管上每250～300mm 焊接彎鉤，并在鋼管兩頭及中間使用Φ22mm 螺紋鋼（帶螺紋）焊接。將螺紋穿過(guò)前探梁鋼管孔內(nèi)，上緊螺帽。使用聚酯纖維增強(qiáng)塑料網(wǎng)護(hù)幫，塑料網(wǎng)規(guī)格為長(zhǎng)5.0m（運(yùn)輸聯(lián)巷長(zhǎng)5.3m），寬2.0m，網(wǎng)格39×39mm。將網(wǎng)片掛在1 寸管上的掛鉤上，網(wǎng)片下方使用DN100mm 管加工成長(zhǎng)300mm 的吊墜共3 個(gè)，吊掛時(shí)平均分布于網(wǎng)片下方。如圖2 所示。

圖2 巷道掘進(jìn)迎頭護(hù)幫支護(hù)正視圖

2.2 永久支護(hù)

（1）頂板支護(hù)

巷道采用錨桿支護(hù)[2-3]。頂板每排7 根錨桿，間排距為800×1000mm；中部錨桿垂直頂板施工，頂角錨桿距幫250mm，外斜20°打設(shè)；采用樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，CK2335 和Z2360 型錨固劑各1 支。錨索間排距為1400×1000mm，每排3 根，中間錨索可滯后迎頭80m 打設(shè)；采用樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，1 支CK2335 和2 支Z2360 錨固劑；在聯(lián)巷、硐室等開(kāi)口處頂板距幫500mm 處打設(shè)一排鎖口錨索，間距為1000mm。網(wǎng)片采用對(duì)接方式（頂幫搭接100mm），聯(lián)網(wǎng)間距100mm。

（2）兩幫支護(hù)及預(yù)留抹角支護(hù)

煤柱側(cè)巷幫每排布置5 根錨桿，間排距為800×1000mm；中間錨桿水平布置，幫頂角錨桿距頂200mm，上斜20°；幫底角錨桿距底板150mm，下斜10°。煤體側(cè)巷幫每排布置4 根錨桿，間排距1000×1000mm，錨桿施工角度同煤柱側(cè)，幫頂角錨桿距頂300mm，幫底角錨桿距底板250mm。煤柱側(cè)巷幫上部梯子梁與下部梯子梁搭接使用，并采用鉛絲網(wǎng)護(hù)表，上部規(guī)格為2000×1100mm，下部規(guī)格為1800×1100mm；煤體側(cè)巷幫上部梯子梁與下部井字托盤(pán)獨(dú)立使用，采用規(guī)格為3600×1100mm 塑料網(wǎng)護(hù)表。巷道支護(hù)如圖3 所示。

圖3 巷道錨桿支護(hù)示意圖

3 破碎圍巖注漿加固方案

在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，揭露陷落柱區(qū)域及遇到局部區(qū)域存在圍巖破碎、膠結(jié)性差等問(wèn)題時(shí)，需對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固，注漿加固主要針對(duì)巷道破碎頂板[4]。

3.1 鉆孔布置

在頂板破碎區(qū)域施工注漿加固鉆孔，注漿加固鉆孔布置在兩排錨桿鉆孔之間，與其平行布置，每排3 個(gè)鉆孔，排距為3m。先施工中部的注漿加固鉆孔并進(jìn)行注漿，之后在巷道頂板距兩幫500mm各打設(shè)一個(gè)注漿鉆孔，并進(jìn)行注漿。注漿鉆孔朝向巷道迎頭方向，與頂板成45°夾角打設(shè)，鉆孔直徑42mm，孔深5m。

3.2 注漿工藝及參數(shù)

（1）注漿加固材料采用晉安加固1 號(hào)，為A、B 雙液材料，兩種材料以體積比1:1 進(jìn)行注漿。

（2）在進(jìn)行注漿加固前，首先進(jìn)行注水試驗(yàn)，并檢查管路連接情況，終壓2MPa，持續(xù)時(shí)間不少于15min。

（3）注漿期間，施工人員需每個(gè)半小時(shí)記錄一次壓力變化情況，并每2h 進(jìn)行泄壓，防止?jié){液凝固。

（4）注漿過(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)，在注漿壓力達(dá)到本次注漿的設(shè)計(jì)注漿壓力（即2MPa）時(shí)，應(yīng)降低注漿速度，緩慢注漿；達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力后，需持續(xù)注漿30min 以上方可停注。施工過(guò)程中根據(jù)注漿量、漿液擴(kuò)散情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（5）每孔注漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)注漿管路進(jìn)行清洗，并待漿液凝固1h 后，方可組織掘進(jìn)。

4 效果分析

W1302 回風(fēng)順槽在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，對(duì)巷道圍巖變形和頂板離層情況進(jìn)行了觀測(cè)，并及時(shí)采取補(bǔ)強(qiáng)手段。

4.1 圍巖變形

由巷道圍巖變形情況可知，采用以上支護(hù)方案，在正常區(qū)域，巷道掘進(jìn)后頂板下沉量和兩幫移近量均不大，且整體變化趨勢(shì)一致。在巷道揭露陷落柱期間，巷道頂板下沉量和兩幫移近量均有所增加，最大頂板下沉量為164mm，最大兩幫移近量為272mm。煤柱側(cè)巷幫移近量和頂板下沉量均大于煤體側(cè)。

4.2 頂板離層

對(duì)巷道離層進(jìn)行觀測(cè)可知，在正常區(qū)域，巷道頂煤和偽頂之間未發(fā)生明顯離層，離層觀測(cè)值不大于15mm；巷道接近揭露陷落柱區(qū)域，頂煤與直接頂離層有所增加，最大為48mm，結(jié)合該處圍巖變形情況，及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行了注漿加固施工；注漿加固后，觀測(cè)陷落柱影響區(qū)巷道頂煤與直接頂離層有所減小，最大26mm?？梢?jiàn)采用注漿加固充填巷道破碎頂板裂隙，有效提高了頂板圍巖的物理力學(xué)參數(shù)，破碎頂板膠結(jié)性得到提高。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)、加密錨桿（索）支護(hù)、破碎頂板注漿加固的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)厚頂煤巷道圍巖穩(wěn)定，在陷落柱影響區(qū)巷道最大頂板下沉量為164mm，最大兩幫移近量為272mm。

（2）通過(guò)頂板離層情況結(jié)合圍巖變形情況，確定巷道頂板注漿加固區(qū)域，并進(jìn)行頂板注漿加固施工，提高了巷道破碎頂板的完整性，控制了巷道頂板離層和圍巖變形。