孫 富

（山西教場(chǎng)坪集團(tuán)玉嶺煤業(yè)有限公司，山西 朔州 037299）

引言

煤礦巷道支護(hù)是保證煤礦開(kāi)采安全、高效生產(chǎn)的重要保障，其中錨桿錨固支護(hù)和巷道圍巖注漿加固為巷道加固的主要方式。將錨固支護(hù)和圍巖注漿加固有機(jī)結(jié)合起來(lái)作為錨注支護(hù)，該種支護(hù)方式目前主要應(yīng)用于地下工程的加固和巖土工程的補(bǔ)強(qiáng)加固。從機(jī)理上講，錨注支護(hù)可應(yīng)用于綜采工作面沿空留巷的支護(hù)，可從根本上解決沿空留巷支護(hù)困難、后期維護(hù)工作量大的問(wèn)題；同時(shí)，錨注支護(hù)本質(zhì)上的支護(hù)成本偏低和工作量低，對(duì)于降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高支護(hù)效率具有重要意義[1]。

1 15 號(hào)煤層工作面概況

本文以煤礦15 號(hào)煤層的開(kāi)采為例，該煤礦的生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)為120 萬(wàn)t/年；該煤礦包括有五個(gè)采區(qū)；工作面煤層的平均厚度為4.2 m，煤層的傾角范圍為6°～14°，煤層平均傾角為8.5°。詳細(xì)掌握工作面的地質(zhì)條件對(duì)支護(hù)方案的設(shè)計(jì)是十分有必要的。經(jīng)探測(cè)，可將工作面煤層的頂?shù)装鍡l件統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

2 沿空留巷支護(hù)現(xiàn)狀分析

2.1 工作面支護(hù)現(xiàn)狀

該工作面斷面為矩形形狀，目前采用錨桿+錨索的聯(lián)合支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)。具體支護(hù)參數(shù)如下：

頂板錨桿：左旋無(wú)縱筋阻尼螺紋鋼錨桿，直徑為20 mm、長(zhǎng)度為2 000 mm，錨桿間距為850 mm，錨桿排距為800 mm，每排布置的錨桿數(shù)量為6 根。

幫部錨桿：左旋無(wú)縱筋阻尼螺紋鋼錨桿，直徑為20 mm、長(zhǎng)度為1 800 mm，錨桿間距為900 mm，錨桿排距為800 mm。

錨索：錨索直徑為15.24 mm、長(zhǎng)度為6 000 mm，錨索間距為1 700 mm，錨索排距為4 000 mm，每排所布置的錨索數(shù)量為2 根。

在上述支護(hù)的基礎(chǔ)上，還采用金屬網(wǎng)和托盤(pán)等對(duì)巷道進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)[2]。

2.2 沿空留巷應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

為掌握沿空留巷在當(dāng)前支護(hù)狀態(tài)下的支護(hù)效果，對(duì)當(dāng)前的地應(yīng)力進(jìn)行實(shí)測(cè)和監(jiān)測(cè)。

2.2.1 地應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果

將地應(yīng)力實(shí)測(cè)傳感器按照規(guī)范進(jìn)行安裝后對(duì)頂板的巖層應(yīng)力條件進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表2所示。

表2 沿空留巷頂板地應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果

由表2 可知，1 號(hào)和3 號(hào)測(cè)試值的傾角較小，其屬于水平應(yīng)力，該項(xiàng)應(yīng)力對(duì)沿空留巷尾巷的影響最大。由此可以說(shuō)明，該沿空留巷的水平應(yīng)力對(duì)其穩(wěn)定性的影響較大。

2.2.2 地應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果

通過(guò)對(duì)沿空留巷的地應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，距離工作面10 m 以后的位置，沿空留巷工作面的煤柱出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的變形或者破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致其對(duì)頂板的承載能力減弱。

總的來(lái)說(shuō)，沿空留巷工作面頂板和兩幫的煤體出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，雖然巖層的整體性較好，但是其承載能力明顯降低。若不對(duì)其進(jìn)行加固，極易導(dǎo)致出現(xiàn)更為嚴(yán)重的巷道變形情況，無(wú)法保證其二次復(fù)用的需求。因此，需要對(duì)沿空留巷進(jìn)行加固支護(hù)。

3 錨注支護(hù)在沿空留巷加固中的應(yīng)用

通過(guò)上述分析可知，急需對(duì)沿空留巷進(jìn)行加固支護(hù)。從理論上講，為解決當(dāng)前支護(hù)方式不足的問(wèn)題，需要對(duì)該沿空留巷兩幫的塑形變形區(qū)域的煤體強(qiáng)度進(jìn)行提升，同時(shí)可通過(guò)支護(hù)的錨固范圍從而提升沿空留巷煤體的約束效應(yīng)；此外，還需對(duì)沿空留巷頂板進(jìn)行強(qiáng)化，避免斜跨梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象。

3.1 錨注支護(hù)的加固方案設(shè)計(jì)

鑒于沿空留巷頂板巖層和煤層的整體性偏差，而且在開(kāi)采動(dòng)壓的影響下極易出現(xiàn)失穩(wěn)的情況；而且，沿空留巷頂板煤層的厚度大于3 m。綜上，采用傳統(tǒng)的錨桿補(bǔ)強(qiáng)加固方案并不能達(dá)到預(yù)期的效果。因此，本工程將采用錨注加固的方式對(duì)沿空留巷進(jìn)行加固強(qiáng)化支護(hù)。具體支護(hù)方案如下：

總體思路：沿空留巷頂板采用中空注漿錨索強(qiáng)化加固，兩幫采用中空注漿錨桿強(qiáng)化加固，具體參數(shù)如下：

兩幫強(qiáng)化支護(hù)：采用直徑25 mm、長(zhǎng)度3 000 mm的中空注漿錨桿，每排錨桿數(shù)量為3 根，對(duì)應(yīng)錨桿間距為1 000 mm、排距為800 mm，錨桿下端下扎10°。

頂板強(qiáng)化支護(hù)：采用直徑22 mm、長(zhǎng)度8 000 mm的中空注漿錨索，每排錨索數(shù)量為3 根，錨索間距為1 600 mm、排距為800 mm，錨索向巷道外扎10°。

為其配套的注漿材料為硅酸鹽水泥和添加劑，二者的比例為3∶1；注漿泵的注漿壓力不小于7 MPa。在實(shí)際施工中對(duì)相對(duì)兩幫錨桿進(jìn)行注漿操作后，對(duì)頂板的錨索進(jìn)行注漿操作。錨柱支護(hù)效果如圖1 所示。

圖1 沿空留巷錨注強(qiáng)化加固效果（單位：mm）

3.2 錨柱支護(hù)加固方案效果評(píng)估

按照上述錨注支護(hù)強(qiáng)化方案按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)沿空留巷進(jìn)行實(shí)施后，對(duì)沿空留巷頂?shù)装逑锏赖闹行木€位置和兩幫腰線的位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)沿空留巷的表面變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)錨注加固的效果進(jìn)行評(píng)估。對(duì)錨注強(qiáng)化支護(hù)后巷道變形的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出錨注支護(hù)應(yīng)用前后的效果如表3 所示。

表3 錨注支護(hù)應(yīng)用效果對(duì)比

由表3 可知，錨注支護(hù)應(yīng)用于工作面的沿空留巷后，實(shí)體煤幫部、底板、小煤柱幫部以及頂板四個(gè)位置的變形量均得到有效控制，而且控制效果非常好。

4 結(jié)語(yǔ)

巷道支護(hù)是保證煤礦安全、高效生產(chǎn)的重要保障。在實(shí)際生產(chǎn)中，雖然在前期已經(jīng)采取了有效的支護(hù)措施；但是，隨著工作面的推進(jìn)受煤礦開(kāi)采動(dòng)壓的影響，巷道的圍巖狀態(tài)會(huì)受到進(jìn)一步破壞，從而影響生產(chǎn)的安全性和效率。為此，需結(jié)合實(shí)時(shí)煤礦的地應(yīng)力實(shí)測(cè)和監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)巷道進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)。本文根據(jù)沿空留巷的支護(hù)現(xiàn)狀采用錨注方式對(duì)巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，經(jīng)實(shí)踐表明：錨注支護(hù)應(yīng)用于工作面的沿空留巷后，實(shí)體煤幫部、底板、小煤柱幫部以及頂板四個(gè)位置的變形量均得到有效控制，而且控制效果非常好。