劉俊明

（山西焦煤汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)，山西 靈石 031304）

引言

隨著礦井采掘深度的增加，開拓以及回采巷道支護(hù)難度逐漸增加，特別是巷道圍巖破碎時(shí)，確保巷道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定成為確保煤炭高效安全回采的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1-2]。為此，眾多的科研學(xué)者對(duì)巷道支護(hù)技術(shù)展開研究，其中王連國等[3]針對(duì)破碎頂板巷道圍巖變形特征，提出采用以中空注漿錨桿為核心的錨注支護(hù)技術(shù)，通過注漿提升巷道圍巖穩(wěn)定性并使用錨桿提高圍巖承載能力，有效解決了深部高應(yīng)力軟巖巷道圍巖控制難題；黃慶顯等[4]對(duì)深部破碎巷道圍巖變形破壞機(jī)理進(jìn)行分析，探索出了軟巖巷道圍巖控制體系，取得較好的圍巖控制效果。因此，根據(jù)以往研究成果基礎(chǔ)上[5-6]，以36031 巷道為工程背景，針對(duì)巷道頂板破碎問題，提出采用全錨注技術(shù)提升巷道圍巖承載能力以及穩(wěn)定性，有效控制了頂板破碎巷道圍巖變形，現(xiàn)場(chǎng)取得較好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

山西某礦36031 巷為3601 綜采工作面運(yùn)輸巷，采面設(shè)計(jì)走向推進(jìn)距離為1 500 m，傾向長(zhǎng)度150 m，所采的6 號(hào)煤層厚度4.5 m，傾角10～18°。36031 巷長(zhǎng)度為1 530 m，斷面為矩形（寬×高=4.95 m×3.2 m），頂板巖層巖性以粉砂巖為主，底板以泥巖、粉砂巖為主，具體圍巖巖性參數(shù)見表1。

表1 巖性參數(shù)

36031 巷采用EBZ260 綜掘機(jī)掘進(jìn)，月掘進(jìn)進(jìn)尺設(shè)計(jì)為350 m。受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，36031 巷頂板巖性較為破碎，采取常規(guī)的錨網(wǎng)索支護(hù)方式可以存在圍巖變形量大問題，給巷道使用帶來一定的安全威脅。如巷道在405 m 位置，由于頂板存在一定淋水，導(dǎo)致巷道頂板出現(xiàn)冒落，頂板布置的金屬網(wǎng)破斷，最大冒落度達(dá)到1.5 m，給巷道的安全使用帶來明顯圍巖。為此，文中提出采全錨注技術(shù)對(duì)巷道圍巖進(jìn)行控制。

2 全錨注技術(shù)

2.1 注漿系統(tǒng)

1）中空注漿錨索。文中提出采用高強(qiáng)度新型注漿錨索對(duì)圍巖進(jìn)行控制，與傳統(tǒng)的注漿錨索相比具有強(qiáng)度更高、直徑更小以及注漿效果更顯著優(yōu)點(diǎn)，具體采取的錨索結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 中空注漿錨索結(jié)構(gòu)

采取的新型注漿錨索具有下述主要特點(diǎn)：采用的新型注漿錨索中部有注漿細(xì)管，錨索注漿孔逆向鉆孔開孔方向，從而降低注漿漿液中空氣摻入量；采用的樹脂錨固劑可在短時(shí)間即可將錨固端可靠的進(jìn)行固定；注漿錨索施工完成后可與錨桿相互配備，形成結(jié)構(gòu)完整以及強(qiáng)度較高的承載單元，有效控制頂板破碎巷道圍巖變形；采用的新型錨索強(qiáng)度高，可有效縮小錨索桿體直徑。具體使用的新型中空注漿錨索技術(shù)參數(shù)如下頁表2 所示。

表2 注漿錨索技術(shù)參數(shù)

2）注漿錨桿。采取的注漿錨桿為厚壁螺紋鋼錨桿，具有強(qiáng)度高、便捷性以及可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。具體采用的中空注漿錨桿技術(shù)參數(shù)為：錨桿桿體直徑25 mm、桿體延伸率18%、重量為3.0 kg/m，匹配的錨桿鉆孔孔徑為32 mm，錨固采取內(nèi)錨外注方式。

3）注漿漿液。注漿漿液為水泥單液漿，水灰質(zhì)量比為2∶1，在水泥漿中按照水泥用量的8%添加有無機(jī)添加劑。該水泥單液漿具備增強(qiáng)、微膨脹以及減水等功能，可有效提升水泥漿液黏結(jié)強(qiáng)度以及抗變形能力。

4）注漿設(shè)備。錨桿以及錨索鉆孔施工均采用架柱式錨桿鉆機(jī)施工，鉆孔孔徑均為32 mm。注漿采用體積小、質(zhì)量輕可以可靠性強(qiáng)等注漿泵，型號(hào)為ZBY1.8/12.0-11。在注漿時(shí)注漿錨索采用高壓注漿方式，注漿壓力確定在6MPa 左右；注漿錨桿采用低壓注漿方式，注漿壓力2 MPa。注漿壓力達(dá)到后保壓30 min。

2.2 支護(hù)設(shè)計(jì)

在36031 巷內(nèi)采用的全錨注支護(hù)技術(shù)支護(hù)斷面見圖2，錨桿規(guī)格為Φ25 mm×2 400 mm 并按照800 mm×800 mm 間排距布置，頂板布置8 根錨桿、巷幫各布置4 根；錨索規(guī)格為Φ22 mm×6 300 mm，錨索均靠近巷道左幫布置，間排距均為1 600 mm。

圖2 全錨注支護(hù)技術(shù)支護(hù)斷面（單位：mm）

3 圍巖控制效果

為了確定在36031 巷采取的全錨注支護(hù)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，對(duì)巷道頂板巖層離層情況以及圍巖變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。待巷道全錨注支護(hù)完成20 d 內(nèi)，頂板離層量相對(duì)較大，最大離層量達(dá)到8 mm；支護(hù)完成20～40 d 頂板離層量增加至10 mm 且離層基本穩(wěn)定，后續(xù)未再繼續(xù)增加。巷道表層圍巖變形中以巷幫收斂為主，變形量最大為32 mm；頂板下沉量控制在15 mm 以內(nèi)，由于巷道底板為相對(duì)堅(jiān)硬的粉砂巖，在監(jiān)測(cè)期間未發(fā)現(xiàn)底鼓發(fā)生。

從36031 巷圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果看出，對(duì)于頂板破碎以及煤層松軟的巷道，采取全錨注技術(shù)可有效提升圍巖自身穩(wěn)定性以及承載能力，從而為巷道的正常使用創(chuàng)造良好條件。

4 結(jié)語

1）36031 巷圍巖控制中面臨的主要問題是頂板巖層破碎以及巷幫煤體強(qiáng)度較低，巷道若采取常規(guī)的錨網(wǎng)索支護(hù)方式則存在頂板下沉量大、巷幫收斂明顯問題，給巷道的正常使用帶來影響。

2）采用全錨注技術(shù)催破碎頂板巷道圍巖進(jìn)行控制，并對(duì)錨索系統(tǒng)涉及到的注漿錨索、注漿錨桿、注漿設(shè)備以及注漿材料等探討，并根據(jù)36031 巷具體情況對(duì)注漿錨桿、注漿錨索布置情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，36031 巷頂板、巷幫變形量分別控制在15 mm、32 mm 以內(nèi)，取得較為顯著的圍巖控制效果。