梁 杰

（汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽煤礦，山西 孝義 032300）

引言

松軟煤層在國內(nèi)眾多礦區(qū)中均有賦存，該類煤層表現(xiàn)出裂隙發(fā)育、強度較低，綜采工作面回采期間容易出現(xiàn)煤壁片幫問題，巷道掘進(jìn)過程中圍巖控制困難、巷道變形量大[1-2]。眾多的學(xué)者對松軟破碎煤層巷道圍巖控制技術(shù)展開研究，并提出采用高強度支架、錨網(wǎng)索、超前預(yù)注漿、架棚等方式控制圍巖，在現(xiàn)場工程應(yīng)用中均取得一定成果[3-4]。但是不同礦井間煤層賦存條件、地質(zhì)條件有一定差異，應(yīng)針對礦井實際情況提出針對性圍巖控制措施[5-7]。為此，以山西某礦30607 運輸巷掘進(jìn)為工程背景，提出采用強效錨固技術(shù)對巷道松軟破碎圍巖進(jìn)行控制，實現(xiàn)了巷道圍巖的有效控制。

1 工程概況

山西某礦現(xiàn)階段主采6#煤層，厚度均值5.0 m、傾角5°～10°，煤層中夾雜有3～6 層泥巖矸石，矸石總厚度約為1.2 m。6#煤層裂隙發(fā)育、強度較低，現(xiàn)場取樣測定得到煤層f 值介于0.3～0.6，煤層呈粉狀分布，局部呈塊狀、粒狀。30607 運輸巷沿著6#煤層底板掘進(jìn)，設(shè)計掘進(jìn)距離1 806 m，巷道頂板、巷幫均為煤層。30607 運輸巷支護(hù)采用錨網(wǎng)索方式，現(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)巷道頂板巖層存在一定離層，巷幫變形量較大。在巷道頂板上方2.0 m（淺基點）、6.0 m（中基點）、8.0 m（深基點）布置的測點對頂板離層情況進(jìn)行監(jiān)測，同時在距離巷幫1.5 m（淺基點）、3.5 m（中基點）、6.0 m 深基點）距離布置測點對巷幫變形進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測獲取巷道圍巖變形，如圖1 所示。

從圖1 中看出，巷道頂板巖層離層量以及巷幫變形量較大，同時巷道圍巖變形未出現(xiàn)明顯收斂跡象。需要對巷道圍巖支護(hù)方案進(jìn)行針對性設(shè)計，從而確保圍巖穩(wěn)定。

圖1 原支護(hù)方案巷道圍巖變形曲線

2 強效錨固技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計

對30607 運輸巷使用的錨桿進(jìn)行拉拔測試，發(fā)現(xiàn)受到巷道圍巖松軟、裂隙發(fā)育等因素影響，錨桿以及錨索錨固力均較低，特別是巷道幫部錨桿錨固力更低。因此，針對巷道圍巖特征以及錨桿索錨固力偏低情況，采用強效錨固技術(shù)對提高圍巖支護(hù)效果具有重要意義。現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)巷道錨桿索錨固效果不佳的主要原因是錨固劑混合不均勻，為此采用錨固劑混合結(jié)構(gòu)提高錨固劑混合效果。

在使用時將混合結(jié)構(gòu)布置在錨桿、錨索頂端，提高錨固劑錨固效果?，F(xiàn)場對錨索使用錨固劑混合結(jié)構(gòu)前后錨固效果進(jìn)行考察，具體結(jié)構(gòu)，如表1 所示。

表1 錨索拉拔效果

從表1 看出，在錨索端部增加布置錨固劑混合結(jié)構(gòu)后錨索錨固力得以有效增加，其中頂板錨索、巷幫錨索錨固力較使用前分別增加28.3%、25.2%。表現(xiàn)在破碎圍巖錨網(wǎng)索支護(hù)時采用錨固劑混合結(jié)構(gòu)可有效提高錨桿索錨固效果。

根據(jù)巷道錨索拉拔試驗結(jié)果、巷道圍巖變形情況以及煤層賦存情況，為提高巷道錨網(wǎng)索支護(hù)效果，確保后續(xù)使用安全，對巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，具體巷道支護(hù)設(shè)計，如圖2 所示。

圖2 巷道支護(hù)設(shè)計斷面圖（單位：mm）

現(xiàn)場支護(hù)時錨桿以及錨索端頭均安裝錨固劑混合結(jié)構(gòu)，錨桿采用2 支K2350 錨固劑錨固，有效錨固長度控制在700 mm 以上；錨索采用3 支K2350 錨固劑錨固，有效錨固長度控制在1 050 mm 以上巷道支護(hù)完成后對頂板離層情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)頂板上方6 m～8 m范圍內(nèi)巖層離層量較小，巖層穩(wěn)定，因此相對于巷道原支護(hù)參數(shù)通過增加錨索長度以及錨固長度、提高錨固強度可達(dá)到降低圍巖變形量目的；同時新支護(hù)方案在巷幫幫角位置增加錨索，增加巷幫支護(hù)強度，達(dá)到降低巷幫變形目的。

2.2 圍巖控制效果分析

為考察巷道支護(hù)方案圍巖控制效果，在巷道內(nèi)布置測點監(jiān)測頂板、巷幫變形情況，具體變形監(jiān)測結(jié)果，如圖3 所示。

從圖3 中看出，通過對巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并在支護(hù)用錨桿、錨索頂端增加錨固劑混合結(jié)構(gòu)并增加錨桿、錨索錨固長度后，巷道頂板巖層離層量以及巷幫位移量均有較原支護(hù)方案大幅降低。監(jiān)測期間發(fā)現(xiàn)頂板累積離層量為75 mm、巷幫變形為48 mm，圍巖變形量較小，同時在巷道圍巖變形監(jiān)測結(jié)束時，巷道頂板離層以及巷幫變形基本穩(wěn)定。

圖3 支護(hù)優(yōu)化后巷道圍巖變形曲線

3 結(jié)論

1）山西某礦30607 運輸巷沿著松軟的煤層底板掘進(jìn)，巷道圍巖為松軟破碎煤層，巷道原采用錨網(wǎng)索支護(hù)方案，受到錨桿、錨索錨固效果差，錨索長度小、圍巖松軟且裂隙發(fā)育等因素影響，巷道圍巖變形量整體較大，在一定程度上影響30607 運輸巷后續(xù)使用。

2）在分析制約巷道圍巖控制效果因素基礎(chǔ)上，提出增加頂板錨索長度并在巷幫增加錨索；在錨桿及錨索端部均布置錨固劑混合結(jié)構(gòu)，通過增加錨固劑混合效果來提高錨固力，同時增加錨桿及錨索錨固長度，將錨桿、錨索有效錨固長度分別增加至700 mm、1 050 mm。

3）現(xiàn)場應(yīng)用后，30607 運輸巷頂板巖層離層量控制在75 mm 以內(nèi)、巷幫變形控制在48 mm 以內(nèi)，圍巖變形量較小，實現(xiàn)了松軟破碎煤巷圍巖的有效控制。