劉紅軍

（晉城宏圣金成礦山建筑工程有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

趙莊礦大采高工作面采用“兩進(jìn)一回”方式布置巷道，留下一條巷道為下一工作面復(fù)用。復(fù)用巷道受工作面回采后頂板垮落影響，出現(xiàn)嚴(yán)重的持續(xù)變形現(xiàn)象，嚴(yán)重影響采掘銜接且存在安全隱患。

1 概況

13092 巷為1309 工作面回風(fēng)順槽[1]，全長約2879 m，煤層厚度為4.85 m。直接頂為3.7 m 厚砂質(zhì)泥巖，基本頂為0.65 m 厚細(xì)粒砂巖，直接底為1.1 m 厚細(xì)粒砂巖，基本底為3.5 m 厚砂質(zhì)泥巖[2]。巷道為矩形斷面，沿頂掘進(jìn)，留有底煤，掘進(jìn)寬度為5000 mm，高為4500 mm，采用錨索、菱形網(wǎng)、鋼筋托梁、錨桿聯(lián)合支護(hù)。13092 巷為1309 和1310兩個工作面服務(wù)，為了確保留巷效果，滿足1310工作面回采時的使用要求，需對13092 巷開展注漿加固技術(shù)研究，提高圍巖整體強(qiáng)度，控制巷道變形量。13092 巷與工作面位置關(guān)系如圖1。

圖1 巷道與工作面位置關(guān)系

2 復(fù)用巷道兩次采動變形規(guī)律實測研究

為得到復(fù)用巷道受采動影響的變形規(guī)律，為復(fù)用巷道注漿加固設(shè)計提供參考，在相鄰1308 工作面13084 復(fù)用巷道切眼前方300 m 位置起，向外布置巷道表面位移綜合測站。觀測分兩個時期，一次采動為第一個工作面（1308 工作面）回采影響期間，觀測范圍為工作面前方100 m至工作面后方1000 m；二次采動為第二個工作面（1309 工作面）回采超前影響期間。根據(jù)經(jīng)驗，進(jìn)入工作面前方80 m 以內(nèi)才出現(xiàn)明顯變形，因此觀測范圍確定為工作面前方0～100 m。通過兩個時期的觀測，掌握未注漿情況下復(fù)用巷道受兩次采動影響變形情況。

2.1 一次采動變形規(guī)律分析

一次采動影響下，兩幫移近量和移近速度與工作面位置關(guān)系如圖2。

圖2 一次采動兩幫移近量和移近速度與工作面位置關(guān)系

由圖2 可以看出，距離工作面100～-200 m 區(qū)域，巷道兩幫變形較小，平均移近量228 mm，平均占比11.6%，平均變形速度5.3 mm/d。距離工作面-200～-700 m 區(qū)域，兩幫劇烈變形，平均移近量約1441 mm，平均占比70.9%，平均變形速度20.1 mm/d，最大變形速度25～33 mm/d。距離工作面-700～-1000 m 區(qū)域，兩幫變形速度下降直到逐漸穩(wěn)定，平均移近量約293 mm，平均占比17.5%，平均變形速度6.8 mm/d，但變形并沒有結(jié)束。

通過各個區(qū)間變形量和變形速度可以得知：距離工作面-200～-700 m 區(qū)域兩幫變形量占比最大（70.9%），距離工作面-700～-1000 m區(qū)域次之（17.5%），距離工作面100～-200 m 區(qū)域最小（11.6%）。距離工作面-200～-1000 m 區(qū)域變形占比共88.4%，是重點控制區(qū)域。頂板壓力穩(wěn)定之后，巷道仍有較大的變形量，說明劇烈采動影響過后，圍巖結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，錨桿索支護(hù)失效，巷道重新進(jìn)入低強(qiáng)度狀態(tài)，變形速度不能歸零，巷道圍巖遲遲不能穩(wěn)定。

2.2 二次采動變形規(guī)律分析

二次采動影響下，兩幫移近量和移近速度與工作面位置關(guān)系如圖3。

圖3 二次采動兩幫移近量和移近速度與工作面位置關(guān)系

由圖3 可以看出，二次回采動壓影響巷道下，測點進(jìn)入工作面前方100 m 以內(nèi)時，開始出現(xiàn)明顯變形，距離工作面越近變形速度越大，尤其是進(jìn)入工作面前方40 m 以內(nèi)時，變形速度超過30 mm/d。

2.3 煤柱側(cè)變形量分析

進(jìn)一步統(tǒng)計表明，一次采動影響期間，兩幫累計變形量1962 mm，其中煤柱側(cè)變化量1358 mm，占比69.2%，回采側(cè)604 mm，占比30.8%；二次采動影響期間，兩幫累計變形量670 mm，其中煤柱側(cè)變化量453 mm，占比67.6%，回采側(cè)217 mm，占比32.4%。充分說明，兩幫變形中，煤柱側(cè)變形量極大，為注漿加固的重點控制對象。

3 復(fù)用巷道注漿加固設(shè)計

1）煤柱側(cè)注漿孔布置

由復(fù)用巷道變形規(guī)律分析可知，兩幫變形中，煤柱側(cè)變形量較大，為注漿加固重點區(qū)域。設(shè)計先采用4 m、8 m 淺孔注漿，再采用12 m 深孔注漿，鉆孔矩形布置。

4 m 孔布置：淺孔每排3 個鉆孔，上部鉆孔、中部鉆孔和下部鉆孔在一條直線上。上部鉆孔距離底板3.5 m，孔深4 m，仰角6°；中部鉆孔距離底板2.5 m，孔深4 m，仰角0°；下排鉆孔距離底板1.5 m，孔深4 m，仰角0°。孔徑均為42 mm，同排鉆孔之間間距均為2 m。

8 m 孔布置：深孔每排3 個鉆孔，上部鉆孔、中部鉆孔和下部鉆孔在一條直線上。上排鉆孔距離底板3 m，孔深8 m，仰角10°；中排鉆孔距離底板2 m，孔深8 m，仰角0°；下排鉆孔距離底板0.5～0.8 m，孔深8 m，仰角0°?？讖骄鶠?2 mm。同排鉆孔之間間距均為2 m。

4 m 孔和8 m 孔布置如圖4。

圖4 煤柱側(cè)4 m、8 m 鉆孔布置圖（m）

12 m 孔布置：4 m、8 m 孔注完之后，進(jìn)行12 m 深孔注漿，鉆孔上、下排，矩形布置。下排孔開孔高度距離底板2 m，仰角0°，上排孔開孔高度距離底板3 m，仰角5°，孔深12 m，孔徑42 mm。如圖5。

圖5 煤柱側(cè)12 m 深孔鉆孔布置圖（m）

2）1310 工作面?zhèn)?/p>

只進(jìn)行4 m、8 m 孔注漿加固，布置方式與煤柱側(cè)鉆孔布置方式一致。

3）注漿材料

4 m 孔、8 m 孔使用聯(lián)邦加固Ⅰ號（雙液）注漿材料，使用水灰比0.8:1～1:1。12 m 孔采用聯(lián)邦加固Ⅰ號（單液）注漿材料[3]。

4）封孔、注漿設(shè)備

注漿和封孔均使用2ZBQ50/19 型氣動注漿泵和QB200 型氣動攪拌桶。

5）注漿參數(shù)

注漿時機(jī)：滯后工作面0～100 m 范圍內(nèi)。注漿壓力：4 m 淺孔注漿壓力2～4 MPa，8 m 淺孔注漿壓力4～8 MPa。注漿過程中應(yīng)注意壓力不可過大，如煤幫出現(xiàn)異常，應(yīng)減小注漿壓力。注漿量：原則上注滿為止，當(dāng)達(dá)到注漿壓力上限或者漏漿難以封堵時，停止注漿。根據(jù)經(jīng)驗淺孔平均單孔注漿量在0.1 t 以上，12 m 中深孔注漿量0.25 t 以上，如果注漿量過少，應(yīng)重新開孔復(fù)注。

4 注漿加固效果分析

通過13092 巷一次采動和二次采動時注漿區(qū)域與未注漿區(qū)域變形量對比來分析復(fù)用巷道注漿加固效果。13092 巷注漿區(qū)域與未注漿區(qū)域總變形量對比見表1。

表1 注漿區(qū)域與未注漿區(qū)域變形量對比表

由表1 可以看出，一次回采影響期間（一次采動），注漿區(qū)域兩幫累計移近量約561 mm，頂?shù)装逡平考s386 mm，穩(wěn)定后斷面剩余21.4 m2；未注漿區(qū)域兩幫累計移近量約1317 mm，頂?shù)装逡平考s1197 mm，穩(wěn)定后斷面剩余13 m2。二次回采影響期間（二次采動），注漿區(qū)域兩幫累計移近量約225 mm，頂?shù)装逡平考s265 mm，巷道斷面平均18.2 m2；未注漿區(qū)域兩幫累計移近量約685 mm，頂?shù)装逡平考s1065 mm，巷道斷面平均9.7 m2。數(shù)據(jù)對比分析可以看出注漿加固效果顯著。進(jìn)一步分析表明，注漿區(qū)域兩個時期頂板累計下沉量134 mm，頂板平整完好，而未注漿區(qū)域達(dá)到了916 mm，頂板破碎鼓包，下沉嚴(yán)重，嚴(yán)重影響安全使用。

5 結(jié)論

通過對復(fù)用巷道兩次采動變形規(guī)律實測研究，得到了巷道受一次采動和二次采動影響的變形特征，結(jié)合復(fù)用巷道變形規(guī)律以及現(xiàn)場注漿施工條件，對13092 復(fù)用巷道煤柱側(cè)和工作面?zhèn)冗M(jìn)行了注漿設(shè)計?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，無論是一次回采影響期間還是二次回采期間，復(fù)用巷道注漿區(qū)域變形量均遠(yuǎn)小于未注漿區(qū)域，有效控制了復(fù)用巷道的變形破壞，變形量滿足二次回采期間復(fù)用巷道使用要求，為復(fù)用巷道注漿加固設(shè)計提供了參考。