王軍華

（邯鄲通順礦業(yè)有限公司，河北 邯鄲 056201）

我國(guó)石門(mén)揭煤工程主要存在2 大難題：一是傳統(tǒng)揭煤技術(shù)側(cè)重于安全角度而存在揭煤速度慢、揭煤時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題；二是防治措施不到位導(dǎo)致安全性不足。由于揭煤過(guò)程復(fù)雜，需要的時(shí)間長(zhǎng)（平均揭煤時(shí)間達(dá)到110～257 d[2]），因此，在石門(mén)揭煤過(guò)程中找到一種技術(shù)可行、安全可靠、快速有效的揭煤技術(shù)，既能提高揭煤速度，減少措施工程量，縮短工期，又能節(jié)約成本，緩解安全投入的壓力[3]。

1 概況

大社礦92610 巷揭露2 號(hào)煤層，煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。含有兩層次煤條帶，兩層夾矸，上層夾矸距頂0.3～0.5 m，厚0.05 m，下層夾矸距煤層底板1.5 m，厚0.1～0.2 m，平均煤厚5.8 m。堅(jiān)固性系數(shù)為2～3。

煤層直接頂為粉砂巖，厚度5.7 m，深灰色含科達(dá)樹(shù)木化石，及含云母及炭屑。老頂為中粒砂巖，厚度6.2 m，灰色微顯水平層理，泥質(zhì)及矽質(zhì)膠結(jié)。直接底為粉砂巖，厚度12.6 m，粉砂巖，含有矽質(zhì)結(jié)核，呈透鏡狀產(chǎn)出。老底為中粒砂巖，厚度4.4 m，以石英為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，上部為厚層狀含有云母片，下部層理發(fā)育。該地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷層，褶曲發(fā)育，在工作面東部發(fā)育610 向斜構(gòu)造，巖層走向NE 轉(zhuǎn)SE，巖層傾角變化大，傾角為1°～44°，平均14°。該地區(qū)由野青實(shí)見(jiàn)推至大煤層位斷層19 條。

2 施工工藝

2.1 表面噴漿材料

噴漿材料為425 號(hào)普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)C25，水泥∶砂∶石粉=1∶2∶2，速凝劑用量為水泥用量的3%～5%，水灰比0.45～0.55。

2.2 護(hù)表構(gòu)件

采用φ6～8 mm 鋼筋焊接鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)孔100 mm×100 mm，規(guī)格一般為3000 mm×1000 mm，四邊封閉，每個(gè)斷面使用4 片鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)網(wǎng)之間搭接100 mm。

2.3 高強(qiáng)錨桿

錨桿體為左旋高強(qiáng)度螺紋鋼筋，無(wú)縱向鋼筋。桿體直徑20 mm，屈服強(qiáng)度在380 MPa 以上，極限強(qiáng)度在400 MPa 以上；屈服載荷在120 kN 以上，極限拉斷力在130 kN 以上；延伸率大于17%。尾部采用滾壓成型，規(guī)格為M22。

高強(qiáng)度拱形托盤(pán)規(guī)格為150 mm×150 mm×12 mm，強(qiáng)度在300 kN 以上；采用高強(qiáng)螺母，強(qiáng)度在300 kN 以上；錨桿配備高強(qiáng)調(diào)心球墊和尼龍墊圈。

2.4 強(qiáng)力錨索

錨索體采用17 股高強(qiáng)度、低松弛、預(yù)應(yīng)力鋼絲繩，公稱(chēng)直徑為22 mm，極限強(qiáng)度1770 MPa，極限破斷力504 kN 以上，延伸率不小于3.5%。

錨索托盤(pán)采用高強(qiáng)度拱形錨索托盤(pán)，承載能力350 kN 以上，規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm，并加裝高強(qiáng)度調(diào)心球墊。

2.5 超前注漿加固方案

注漿起止位置：從巷道頂板距2 號(hào)煤底板3 m至2 號(hào)煤正常頂板期間。

加固施工順序?yàn)椋捍蜃{錨桿孔—安裝注漿錨桿—超前注漿—掘進(jìn)—打樹(shù)脂錨桿孔—安裝樹(shù)脂錨桿—打錨索孔—安裝錨索—噴漿封閉圍巖。

2.5.1 注漿錨桿孔

錨桿鉆機(jī)使用MQT120 型打孔，鉆頭直徑為φ36 mm。注漿錨桿合適的間排距應(yīng)使相鄰2 孔漿液徑向分布上互相貫通、滲透，并且固結(jié)體之間的空隙能被漿液的多余部分充填。

該巷道圍巖在下組煤開(kāi)采擾動(dòng)作用下比較破碎，裂隙較為發(fā)育，漿液擴(kuò)散半徑較大，因此，根據(jù)深孔高壓注漿工程經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)散半徑應(yīng)不小于5 m，注漿錨桿間排距可為10 m 左右，為保證圍巖能夠注實(shí)，鉆孔終孔位置間排距不大于10 m。注漿錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)原則是將全部厚度的煤層加固，因此，根據(jù)圖1 計(jì)算可得，注漿錨桿長(zhǎng)度約為9.2、13.4 和21.9 m。92610 溜子道石門(mén)揭煤超前注漿錨桿布置示意如圖2、圖3 所示。

圖1 注漿孔間距Fig.1 Grouting hole spacing

圖2 92610 溜子道石門(mén)注漿錨桿布置示意（平面圖）Fig.2 Grouting anchor rod layout of 92610 chute crosscut(plan view)

圖3 92610 溜子道石門(mén)注漿錨桿布置示意（剖面圖）Fig.3 Grouting anchor rod layout of 92610 chute crosscut(section view)

2.5.2 安裝注漿錨桿

先將注漿錨桿采用螺紋接頭連接，然后將送入注漿鉆孔，最后對(duì)孔口段3 m 左右進(jìn)行固定。

2.5.3 超前注漿

超細(xì)水泥注漿之前，應(yīng)查找圍巖裂隙等，用快硬水泥及時(shí)封閉圍巖裂隙，防止漏漿。

（1） 注漿系統(tǒng)。由注漿泵、主軟管、快速接頭、注漿槍等組成。注漿槍由四通閥、異徑接頭、快速接頭母頭、截止閥等組成。

（2） 注漿壓力。注漿壓力直接影響注漿加固質(zhì)量和效果。依據(jù)現(xiàn)有注漿經(jīng)驗(yàn)，注漿孔口壓力暫定為地層壓力12.5 MPa 左右，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整?？卓谠O(shè)置壓力表，便于觀察孔內(nèi)壓力，確保大巷圍巖能夠注實(shí)。

（3） 注漿量。不同注漿孔注漿量差別較大，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整注漿量。注漿一般應(yīng)達(dá)到注漿孔不再吸漿為止，注漿壓力不超過(guò)泵壓19 MPa，并且應(yīng)保持注漿壓力10 min 以上。注漿漿液由于重力的作用會(huì)向下部流淌，注漿時(shí)，每個(gè)斷面錨桿應(yīng)自下而上，先下部錨桿，再兩幫，最后是拱頂。

（4） 注漿時(shí)間。根據(jù)注漿錨桿的不同位置，每個(gè)孔的注入時(shí)間必須考慮注漿泵的流量和每個(gè)孔的最小注漿量，并根據(jù)圍巖是否繼續(xù)吸漿，靈活確定。

3 工業(yè)性試驗(yàn)

該方案中直接在巷道揭煤段范圍內(nèi)布置測(cè)站，觀測(cè)巷道表面位移監(jiān)測(cè)斷面。測(cè)站間距100 m，2個(gè)測(cè)站分別布置在距測(cè)試巷道開(kāi)口處100 m 和200 m 處。1 個(gè)測(cè)站設(shè)2 個(gè)觀測(cè)斷面，2 斷面間距取4 m。布置測(cè)試斷面當(dāng)天記錄下第一次數(shù)據(jù)，以后每天觀測(cè)記錄一次。各測(cè)點(diǎn)的位置以巷道鋼筋外露的頂端為基準(zhǔn)平面。過(guò)程要求測(cè)量認(rèn)真、讀數(shù)準(zhǔn)確、做好記錄。測(cè)試采用的測(cè)量?jī)x器為測(cè)桿和卷尺。

圖4 為使用支護(hù)方案后巷道兩幫及頂?shù)装逍巫兞口厔?shì)曲線(xiàn)。

圖4 巷道周邊位移趨勢(shì)Fig.4 Displacement trend around roadway

可以看出，在使用新的支護(hù)方案后，頂?shù)装逡七M(jìn)量和兩幫移進(jìn)量在擾動(dòng)初期迅速增大，變化幅度也較大。隨著觀測(cè)時(shí)間的增加，頂?shù)装逡七M(jìn)量以及兩幫移進(jìn)量逐漸趨于穩(wěn)定，測(cè)站一在20 d 左右數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，頂?shù)装逡七M(jìn)量穩(wěn)定在155 mm，兩幫移進(jìn)量穩(wěn)定在113 mm；測(cè)站二在26 d 左右數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，頂?shù)装逡七M(jìn)量穩(wěn)定在161 mm，兩幫移進(jìn)量穩(wěn)定在115 mm。圍巖形變趨于穩(wěn)定，形變量較小，達(dá)到了很好的穩(wěn)固效果，可以看出超前注漿配合強(qiáng)力錨桿錨索支護(hù)并噴漿封閉圍巖的綜合加固方案是可行且有效的。

4 結(jié)論

（1） 通過(guò)對(duì)大社礦92610 溜子道石門(mén)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行理論分析，針對(duì)石門(mén)揭煤破碎、穩(wěn)定性差、易垮落的特點(diǎn)，提出了超前注漿綜合加固方案，解決了大社礦92610 溜子道掘進(jìn)揭煤過(guò)程中，巷道頂板煤體穩(wěn)定性較差，錨桿、錨索著力基礎(chǔ)較弱，錨固力較低的問(wèn)題，縮短了揭煤工期，提高了施工安全性，具有經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

（2） 工業(yè)性實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)該支護(hù)方案，大幅度降低了巷道圍巖位移，有效控制了巷道圍巖變形，并且巷道變形在20～26 d 就趨于穩(wěn)定，圍巖控制效果較好，該方案具有可行性、有效性。