付晶晶

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)基建處，山西 介休 032000）

引言

隨著煤炭開采技術(shù)以及管理水平的不斷提升，礦井煤炭產(chǎn)量呈顯著增加趨勢，礦井采掘也已從淺部向深部轉(zhuǎn)移[1]。深部區(qū)域煤層賦存條件更趨復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，從而給煤炭安全、高效回采帶來一定影響[2]。當(dāng)掘進(jìn)巷道穿過地質(zhì)構(gòu)造面臨瓦斯、頂板破碎、水害等多種不利因素，如何確保巷道掘進(jìn)安全是煤炭開采時需要重點解決的問題[3]。國內(nèi)外眾多的研究學(xué)者對巷道掘進(jìn)過地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜帶展開了研究，并提出錨噴注漿加固技術(shù)、全封閉支護(hù)技術(shù)、架棚+錨網(wǎng)支護(hù)、U型鋼壁后注漿加固等圍巖控制技術(shù)，在現(xiàn)場應(yīng)用取得一定的效果[4-7]。山西某礦開采深度平均590 m，在1306 巷掘進(jìn)時遇到多條斷層，原有的巷道施工技術(shù)難以確保巷道掘進(jìn)安全，為此提出采用預(yù)先注漿+托頂+U型鋼+錨注技術(shù)為核心的巷道綜合施工技術(shù)，實現(xiàn)了巷道安全掘進(jìn)通過復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶。

1 1306 巷工程概況

山西某礦1306 巷設(shè)計掘進(jìn)長度為2 983 m，巷道掘進(jìn)至590～669 m 范圍時時按照-10°坡度掘進(jìn)，斷面為直墻半圓拱形，凈高、凈寬分別為5 400 mm、4 100 mm。圍巖支護(hù)采用錨桿+錨索+噴漿聯(lián)合支護(hù)工藝，掘進(jìn)采用炮掘方式。巷道在掘進(jìn)至605～650 m 區(qū)間范圍時中遇到F105 正斷層、F12逆斷層綜合影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、圍巖破碎，給巷道掘進(jìn)安全帶來明顯威脅。

2 綜合施工技術(shù)方案

2.1 超前預(yù)注漿加固

在F105 正斷層、F12 逆斷層綜合影響下巷道掘進(jìn)區(qū)域圍巖破碎、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，為此采用管棚注漿法對巷道掘進(jìn)外輪廓線3m 內(nèi)巖體進(jìn)行加固，從而達(dá)到封堵圍巖裂隙、增強地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜帶圍巖穩(wěn)定性及強度目的。同時施工超前注漿鉆孔還可釋放一定的圍巖應(yīng)力，避免出現(xiàn)沖擊地壓問題。

將管棚注漿鉆孔沿著巷道頂板下方0.5 m 弧線上布置，間距為0.75 m，注漿孔孔深均為12 m，按照2°仰角施工。注漿時采用的管棚規(guī)格為Φ50 mm×10 000 mm。鉆孔施工完畢后注入水泥單液漿，注漿壓力控制為2.5～3.0 MPa。相鄰的兩段管棚間有1 m重疊區(qū)域。

2.2 托頂+小循環(huán)刷擴掘進(jìn)

在1306 巷掘進(jìn)迎頭采用管棚超前注漿加固后，巷道頂板巖層整體穩(wěn)定性、完整性得以改善。為了確保巷道掘進(jìn)安全，在巷道外輪廓線內(nèi)100 mm 位置施工一排錨桿，錨桿規(guī)格為Φ40 mm×2 400 mm，按照500 mm 間距布置，并有10°外插角，從而在巷道掘進(jìn)前方形成一個支護(hù)區(qū)，從而提高巷道掘進(jìn)安全保障能力。在支護(hù)區(qū)下進(jìn)行巷道掘進(jìn)斷面刷擴、36U型鋼支護(hù)。

在巷道中心位置預(yù)留寬度2.0 m、高度1.7 m、長度5.0 m的中心巖體，然后沿著中心巖體由上到下刷擴巷道斷面，循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺控制在0.5 m 以內(nèi)，具體巷道掘進(jìn)斷面見下頁圖1 所示。通過在巷道中心位置預(yù)留中心巖體，不僅可維持巷道前方巖體穩(wěn)定性、為架棚支護(hù)提供作業(yè)平臺，而且可降低1306 巷底板3 號煤層突出危險性。當(dāng)中心巖體長度超過7.0 m 后（長度超過7.0 m 即會影響耙矸機出渣），即可通過炮掘方式掘進(jìn)中心巖體，并將每次掘進(jìn)進(jìn)尺控制在1.0 m 以內(nèi)。

圖1 巷道掘進(jìn)斷面示意圖（單位：mm）

2.3 U型鋼架棚支護(hù)

為了滿足巷道使用需要，采用36U型鋼支架、噴漿方式對圍巖進(jìn)行支護(hù)。36U型鋼支架按照0.5 m 棚距布置，架棚完成后采用木板（規(guī)格60 mm×40 mm×700 mm）背實。待架棚支護(hù)5 m 后進(jìn)行全斷面噴漿支護(hù)。噴射的混凝土厚度為200 mm、強度為C20，分2 次噴射，第一次噴射厚度為100 mm，主要起到封閉圍巖目的；第二次噴射厚度為100 mm，主要是通過噴漿將U型鋼與巷道圍巖形成封閉結(jié)構(gòu)，從而提升圍巖控制效果并降低甚至避免圍巖風(fēng)化。

2.4 錨注支護(hù)

在架棚支護(hù)保護(hù)下在巷道圍巖上施工中空注漿錨桿、中空注漿錨索對圍巖進(jìn)行二次注漿，具體布置見圖2。通過注漿提高圍巖穩(wěn)定性及承載能力，采用錨桿、錨索懸吊作用提高圍巖控制效果。

圖2 錨注支護(hù)參數(shù)（單位：mm）

淺部注漿通過中空注漿錨桿（規(guī)格Φ25 mm×4 000 mm）實現(xiàn)，按照1.0 m×0.5 m 間排距施工；深部注漿通過中空注漿錨索（規(guī)格Φ22 mm×7 300 mm）實現(xiàn)2.5 m×2.5 m 間排距施工。淺部、深部注漿采用的注漿漿液均為水泥單液漿，水灰質(zhì)量比分別為1∶（0.6～0.8）、1∶（0.8～1.0）。淺部、深部注漿壓力分別設(shè)計為1.5～2.0 MPa、2.5～3.0 MPa，注漿時依據(jù)現(xiàn)場注漿需要以及注漿加固效果進(jìn)行調(diào)整。

注漿時先進(jìn)行淺部注漿，待淺部注漿完成24 h后再進(jìn)行深部注漿，從而實現(xiàn)注漿漿液在圍巖裂隙內(nèi)的有效充填，提高圍巖加固效果。注漿按照由下及上順序開展。

3 綜合施工效果分析

巷道圍巖變形反應(yīng)綜合施工效果最為直觀，待巷道掘進(jìn)完成在掘進(jìn)巷道上間距30 m 布置2 個測點，對圍巖變形進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 圍巖變形量監(jiān)測結(jié)果

從巷道圍巖變形監(jiān)測結(jié)果看出，巷道頂頂?shù)装遄冃问侵饕膰鷰r變形形式，并以底板底鼓為主，其中底鼓量在監(jiān)測期間最大為10 mm；頂板下沉量以及巷幫變形量均較小。現(xiàn)場應(yīng)用表明，文中所提地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜帶巷道綜合施工技術(shù)取得較為顯著的應(yīng)用成果。

4 結(jié)論

1）山西某礦1306 巷掘進(jìn)過程中受F105 正斷層、F12 逆斷層綜合影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、圍巖破碎，加之巷道埋深大、地應(yīng)力高等影響，巷道掘進(jìn)經(jīng)過地質(zhì)構(gòu)造帶時面臨圍巖失穩(wěn)變形問題，給巷道掘進(jìn)及使用安全帶來威脅。

2）根據(jù)巷道實際情況，提出采用管棚超前注漿方式加固掘進(jìn)范圍內(nèi)巖層，從而給巷道掘進(jìn)創(chuàng)造良好條件；通過錨桿托頂確保后續(xù)的架棚、噴漿支護(hù)安全；采用小循環(huán)刷擴掘進(jìn)降低巷道掘進(jìn)斷面，可實現(xiàn)巷道掘進(jìn)安全；最后通過架棚、錨注加固后，對圍巖進(jìn)行加固，從而確保巷道巖層穩(wěn)定。

3）現(xiàn)場應(yīng)用后，1306 巷圍巖變形量最大為10 mm，起到較好的巷道圍巖控制效果。