楊飛飛

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033102）

1 概況

山西焦煤霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦2042 巷為204 工作面、206 工作面共用回風(fēng)巷（沿空留巷），巷道位于井田二采區(qū)左翼，巷道東部為井田邊界，西部為830 系統(tǒng)大巷，南部為206 工作面，北部為202 工作面采空區(qū)。2042 巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1775 m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.4 m×2.9 m，巷道掘進(jìn)煤層為9#煤層，平均厚度為2.8 m，平均坡度為4°。9#煤層無(wú)偽頂，直接頂主要以泥巖及砂巖混合巖層為主，巖層裂隙發(fā)育，平均厚度為4.3 m；基本頂主要以細(xì)砂巖為主，平均厚度為7.8 m；直接底主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為3.2 m。

204 工作面已回采120 m，206 工作面正處于準(zhǔn)備階段。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)， 2042 巷距工作面18 m處開(kāi)始出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，最大底鼓量為0.32 m。隨著工作面推進(jìn)，2042 巷底鼓現(xiàn)象更為嚴(yán)重，最大底鼓量為0.75 m，底鼓段長(zhǎng)度達(dá)31 m，且兩幫出現(xiàn)片幫、移近現(xiàn)象，最大片幫深度1.2 m，最大移近量0.69 m。受底鼓影響，204 工作面在回采過(guò)程中不僅移架困難，加大了沿空巷預(yù)留難度，而且底鼓后很容易造成巷道圍巖失穩(wěn)，甚至發(fā)生頂板垮落、大面積片幫等重大安全事故。

2 2042 巷底鼓機(jī)理分析

（1）集中應(yīng)力影響

受超前回采應(yīng)力、斷層構(gòu)造應(yīng)力以及206工作面初次來(lái)壓等集中應(yīng)力影響，2043 巷在435～479 m 段圍巖受力破壞嚴(yán)重，巷道底板受力鼓起，局部斷裂。

（2）巷幫圍巖穩(wěn)定性差

2042 巷兩幫主要為204、206 工作面回采煤柱，2042 巷在掘進(jìn)時(shí)受構(gòu)造應(yīng)力、巷道開(kāi)挖應(yīng)力等產(chǎn)生初次破壞作用，當(dāng)工作面回采時(shí)受回采應(yīng)力二次破壞作用，導(dǎo)致F6 斷層附近巷幫穩(wěn)定性差、破壞嚴(yán)重，巷幫對(duì)回采期間產(chǎn)生的集中相向水平張拉破壞力，傳遞至底板并在底板斷裂處釋放，致使底板鼓起、破碎。

（3）底板軟化失穩(wěn)

2042 巷底板主要以黑灰色炭質(zhì)泥巖為主，該巖體呈脆性，巖體單軸抗壓強(qiáng)度不足25 MPa，當(dāng)巷道受集中應(yīng)力作用時(shí)兩幫煤柱對(duì)底板產(chǎn)生剪切破壞作用，底板整體穩(wěn)定性差。在F6 斷層裂隙帶處局部淋水，最大淋水量為2.1 m3/h，進(jìn)一步弱化了炭質(zhì)泥巖強(qiáng)度，導(dǎo)致兩幫失去了底板約束作用，兩幫煤柱壓入底板，致使巷幫與底板同步變形。

3 2042 巷底鼓聯(lián)合控制技術(shù)

為了解決2042 巷底鼓問(wèn)題，提高巷道成型率，保證工作面安全快速推進(jìn)，決定對(duì)2042 巷底鼓段采取“注漿加固+水力膨脹錨桿+注漿錨索”聯(lián)合控制技術(shù)。

3.1 注漿加固巷幫

（1）現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，2042 巷底鼓段兩幫煤柱片幫以及收縮位置主要位于巷道底板往上1.5 m 范圍內(nèi)，最大片幫深度1.2 m，最大巷幫收縮量0.69 m。兩幫片幫、破碎是造成巷幫失穩(wěn)的主要原因，應(yīng)采取巷幫注漿加固措施。

（2）從2042 巷440 m 處依次對(duì)巷道兩幫施工注漿鉆孔，采用YT-28 型鉆機(jī)配套棱形鉆桿以及一字型鉆頭施工鉆孔。鉆孔布置在巷幫距底板1.5 m處，鉆孔直徑為45 mm，深度為3.0 m，間距為3.0 m，鉆孔俯斜向下與巷幫夾角為45°。水力膨脹錨桿支護(hù)原理如圖1。

圖1 水力膨脹錨桿支護(hù)原理示意圖

（3）鉆孔施工完后，鉆孔內(nèi)埋入直徑為25 m注漿軟管，軟管外露段與ZBQ50/6 氣動(dòng)注漿泵連接，進(jìn)行注漿施工。為了縮短漿液凝固時(shí)間，提高注漿影響范圍，注漿液采用聚氨酯粘合劑。該化學(xué)注漿材料具有滲透力強(qiáng)、裂隙填充效果好、凝固時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 施工水力膨脹錨桿

（1）水力膨脹錨桿施工原理：水力膨脹錨桿主要是采用柔性可變形材質(zhì)制成的鋼錨桿，錨桿外徑大于鉆孔直徑，通過(guò)高壓水力作用使膨脹錨桿永久變形，錨桿膨脹變形后對(duì)錨桿四周巖體產(chǎn)生較大的圍巖應(yīng)力，從而抑制圍巖裂隙發(fā)育；同時(shí)錨桿膨脹后會(huì)在軸向產(chǎn)生收縮變形，從而對(duì)托盤(pán)產(chǎn)生主動(dòng)預(yù)緊作用，實(shí)現(xiàn)底鼓控制的目的。

（2）水力膨脹錨桿組成：2042 巷底鼓段采用的水力膨脹錨桿長(zhǎng)度為1.5 m，錨桿成凹狀型，錨桿內(nèi)徑為25 mm，膨脹后直徑為32 mm；每排錨桿配套一根梯形梁，梯形梁由3 根直徑為14 mm、長(zhǎng)度為4.0 m 圓鋼焊接而成。

（3）施工工藝：① 首先對(duì)巷道底鼓段進(jìn)行起底施工，起底深度0.8 m，起底后保證起底面平整。② 起底后采用風(fēng)動(dòng)手持式鉆機(jī)對(duì)底板施工錨桿鉆孔，每排5 個(gè)鉆孔（1#～5#），鉆孔深度為1.5 m，直徑為28 mm，間距為0.9 m，排距為2.0 m。其中1#、5#鉆孔與底板夾角為60°，2#、4#鉆孔與底板夾角為75°，3#鉆孔垂直底板布置，如圖2；③ 鉆孔施工完后，安裝水力膨脹錨桿，在錨桿外露端安裝一根梯形梁，然后采用高壓水槍對(duì)水力膨脹錨桿進(jìn)行高壓注水使其膨脹，注水壓力為3.5 MPa。

3.3 施工注漿錨索

（1）水力膨脹錨桿施工完后，在起底處施工一排注漿錨索鉆孔。每排施工兩個(gè)，鉆孔間距3.0 m，排距2.0 m，鉆孔直徑為30 mm，深度為3.0 m。

（2）錨索鉆孔施工完后，安裝一根長(zhǎng)度為3.8 m、直徑為17.8 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)，每一根錨索上捆綁一根直徑為10 mm 注漿軟管，并將注漿軟管與砂漿泵連接進(jìn)行注漿施工。注漿材料采用砂漿與水玻璃混合漿液，注漿深度為2.5 m。

（3）注漿錨索安裝后，對(duì)起底段進(jìn)行混凝土澆筑。當(dāng)混凝土澆筑高度達(dá)到0.6 m 時(shí)，在同一排注漿錨索外露段安裝一根長(zhǎng)4.0 m、寬0.15 m的槽鋼，并采用鎖具進(jìn)行預(yù)緊。槽鋼安裝后，繼續(xù)澆筑直至澆筑面與設(shè)計(jì)巷道底部面平整。

圖2 2042 巷底鼓區(qū)聯(lián)合控制技術(shù)施工斷面示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)2042 巷底鼓段采取“注漿加固+水力膨脹錨桿+注漿錨索”聯(lián)合控制技術(shù)后，巷道底鼓現(xiàn)象得到了有效控制，最大底鼓量為0.27 m，保證工作面安全快速推進(jìn)，取得了顯著應(yīng)用成效。

（1）對(duì)巷幫煤柱注漿加固后，提高了煤柱整體穩(wěn)定性及煤柱抗壓能力，通過(guò)煤柱巖體采集分析發(fā)現(xiàn)，注漿后煤柱單軸抗壓強(qiáng)度提高至51.7 MPa，是原巖體強(qiáng)度的2 倍；注漿后煤柱片幫及收縮現(xiàn)象得到有效控制，最大片幫深度不足0.4 m，最大移進(jìn)量為0.24 m。

（2）對(duì)底鼓段施工水力膨脹錨桿，解決了傳統(tǒng)錨固錨桿在裂隙區(qū)錨固效果差、支護(hù)效果不明顯等技術(shù)難題?，F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，采取水力膨脹錨桿后，底鼓區(qū)裂隙發(fā)育速度明顯降低，對(duì)巖體裂隙起到了有效的抑制和控制作用。

（3）通過(guò)對(duì)底鼓段采取注漿錨索，提高了不穩(wěn)定底鼓巖層與深部穩(wěn)定巖層膠結(jié)穩(wěn)定性，防止底板巖體出現(xiàn)剝離破壞。