白玉峰

（山西焦煤西山煤電晉興能源公司斜溝煤礦，山西 興縣 033699）

隨采深增加回采巷道圍巖呈強度低、穩(wěn)定性差等特點，圍巖變形量大以及控制困難成為制約煤炭安全回采的重要方面[1-2]。對于不穩(wěn)定圍巖巷道加固技術，眾多的研究學者對巷道加固技術展開研究，其中楊永剛等[3]在對巷道圍巖側向支撐應力分布、瓦斯抽采鉆孔施工等因素綜合分析基礎上，提出采用高強度錨索組合方式對圍巖進行控制，并取得較好的圍巖加固效果；李樹清等[4]提出采用注漿方式加固巷道圍巖，并依據(jù)現(xiàn)場實際情況提出將淺部、深部注漿相結合，有效改善了圍巖力學性質；張繼[5]提出使用高水材料進行淺部巖層注漿、中空注漿錨索進行深孔注漿，實現(xiàn)了巷道圍巖穩(wěn)定。文中就在上述研究成果基礎上，針對山西某礦23011巷圍巖變形量過大問題，提出綜合加固方案并進行現(xiàn)場應用，有效控制了回采巷道圍巖變形。

1 工程概況

山西某礦23011巷為2301綜采工作面運輸巷，巷道為矩形斷面（凈寬、凈高分別為5 000 mm、3 800 mm，凈面積S=19 m2），巷道長度1 095 m，沿煤層底板掘進。3號煤層頂?shù)装鍘r性以砂質泥巖，泥巖為主，本身強度較低，裂隙較為發(fā)育。3號煤層平均厚度為3.8 m，煤層傾角為2°~9°，裂隙發(fā)育，硬度為0.5~1.3。23011巷受到臨近回采工作面采動動壓以及區(qū)域地質構造影響，圍巖出現(xiàn)較大程度的變形（圍巖變形以巷幫收斂為主），從而在一定程度上制約巷道的正常、安全使用。

2 巷道綜合加固技術方案

為了提升23011圍巖強度、降低圍巖變形量，提出在巷道采用綜合加固技術，具體加固內容包括有巷幫預注漿、圍巖噴漿、預應力錨索補強等方式[6]。

2.1 巷幫預注漿

由于23011巷幫煤體較為破碎且本身硬度較低，從而導致巷道巷幫出現(xiàn)較大的收斂。采用鉆孔窺視技術對巷幫煤體裂隙發(fā)育情況進行窺視，發(fā)現(xiàn)距離巷幫4~5 m范圍內裂隙均較為發(fā)育，此位置煤體無法給巷幫錨桿提供足夠的錨固力，在巷道刷擴時也容易出現(xiàn)片幫。為此，提出采用注漿方式加固巷幫。具體巷幫注漿鉆孔布置方案為：

1）沿著巷道軸線在巷幫均勻布置水平注漿鉆看，注漿孔布置形式為“邁步”式，注漿孔深度均為6.0 m，其中上、下排鉆孔距離巷道頂板、底板間距均為0.9 m，兩排鉆孔間距均為2.0 m，鉆孔排距均為6.0 m，鉆孔孔徑均為42 mm，垂直巷幫施工。具體鉆孔開孔位置可根據(jù)現(xiàn)場施工情況進行調整，具體布置見下頁圖1。

圖1 巷幫注漿鉆孔布置示意圖（m）

2）鉆孔采用帶42 mm鉆頭的風鉆鉆進。

3）鉆孔注漿采用的漿液型號為聯(lián)邦加固漿液，水灰質量比控制在0.6∶1.0~0.8∶1.0，對于巷幫煤體特別破碎區(qū)域，可適當降低水灰比；當巷幫裂隙不發(fā)育、注漿較為困難時可適當增大水灰比。

4）注漿鉆孔封孔深度控制在0.5~0.8 m，注漿孔進行封孔時可將水灰比質量調整至0.6∶1.0~0.7∶1.0。

5）鉆孔注漿采用全長一次注漿方式進行施工。具體巷幫注漿系統(tǒng)結構見下頁圖2所示。

圖2 巷幫注漿系統(tǒng)結構

2.2 巷幫起低刷擴

待對巷幫預注漿完成后進行必要的起底刷擴，根據(jù)現(xiàn)場巷幫圍巖變形情況在刷擴時限采用風鎬進行擴幫，后采用掘進機進行巷幫刷擴、起底后確保巷道斷面滿足現(xiàn)場需要。

待對巷道進行刷擴完成后對巷道原有的錨索（間排距均為1 000 mm）進行重新張拉，作為巷道的臨時支護。采用Φ6.5 mm鋼筋按照100 mm×100 mm網(wǎng)孔制作金屬網(wǎng)片，對巷道圍巖進行控制，鄰近的金屬網(wǎng)片搭接距離控制在100 mm以上，并使用雙股鋼絲（16號鐵絲）連接，聯(lián)網(wǎng)間距100 mm。

在現(xiàn)場刷擴時為確保圍巖穩(wěn)定，每次刷擴距離均應控制在2.0 m以內，刷擴完成后應立刻對巷道原有的錨索進行張拉。待刷擴段支護完成后方可進行下一區(qū)段巷道刷擴。在對巷道圍巖進行刷擴時應注意觀察巷道圍巖變形情況，當出現(xiàn)異常時應立即停止作業(yè)并采取適當措施控制圍巖變形。

2.3 圍巖表層噴漿

對巷道圍巖進行噴漿，從而降低水以及空氣對圍巖軟化作業(yè)效果。噴漿應從巷幫到底板緩慢進行，具體采取的噴漿參數(shù)為：采用的噴漿層厚度控制在100 mm左右，漿液強度為C20，噴漿完成后表面應平整，避免出現(xiàn)蜂窩等情況；噴漿時采用的混凝土按照下述配比進行，配比為，m（水泥）∶m（石粉）∶m（黃沙）=1∶2∶1，水灰質量比為0.45∶1.00；在進行噴漿前在攪拌好的混凝土中按照水泥用量的4%添加速凝劑。

2.4 頂板及巷幫補強錨索

對巷道巷幫注漿、刷擴以及表層噴漿完成后，采用預應力錨索對圍巖進行補強支護，具體補強錨索布置設計見圖3所示。在巷幫施工的補強錨索預緊力均應控制在250 kN以上，從而提高對頂板巖層以及巷幫煤體變形控制效果。

圖3 頂板及巷幫補強錨索布置示意圖

2.5 圍巖加固效果分析

待對23011巷圍巖進行綜合加固后，對巷道圍巖變形量進行監(jiān)測。在監(jiān)測期間（共計30 d），頂?shù)装逡约跋飵蛧鷰r變形量最大分別為102 mm、53 mm，取得較好的圍巖變形控制效果。同時在對巷道圍巖加固期間，未出現(xiàn)煤壁片幫、頂板冒落等情況。

3 結論

1）23011巷圍巖變形量較大的主要原因是受到鄰近的回采工作面采動影響以及巷幫煤體本身強度較低、裂隙發(fā)育。為此，提出采用綜合加固技術對巷道圍巖進行控制。

2）針對23011巷圍巖變形以巷幫收斂為主特點，提出采用預注漿方式加固巷幫，從而為后續(xù)的錨桿（索）支護以及巷幫刷擴等提供良好條件；采用噴漿方式及時封堵圍巖表層裂隙，避免在空氣、水等影響下導致圍巖軟化；采用預應力錨索對頂板及巷幫進行補強，可有效控制圍巖變形。現(xiàn)場應用后，23011巷頂?shù)装逡约跋飵蛧鷰r變形量最大分別為102 mm、53 mm，取得較為顯著的綜合加固效果。