王智玉 張 帥 王鴻宇

（河南能化集團(tuán)永煤公司紅嶺煤礦，河南 安陽(yáng) 455100）

1 概況

水倉(cāng)位于永煤集團(tuán)安陽(yáng)公司紅嶺煤礦-445 m 水平車場(chǎng)，位于東風(fēng)井保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，周邊巷道密集，特別是鄰近吸水小井時(shí)地應(yīng)力較大。外水倉(cāng)擴(kuò)修還鄰近落差18 m 的F407 斷層，該區(qū)域地層傾角由西向東逐漸變大。水倉(cāng)巷道布置在二1 煤層底板，主要揭露巖層為泥巖（7.2 m）、砂質(zhì)泥巖（2.1 m）、泥巖（0.5 m）等。二1 煤層厚度為6.7 m，煤層上方直接頂為9.5 m 砂質(zhì)泥巖和9.1 m 細(xì)砂巖。主體施工水倉(cāng)斷面為直墻半圓拱形，凈寬4600 mm、凈高3800 mm，毛寬4900 mm、毛高3950 mm。

2 全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)及參數(shù)校驗(yàn)

2.1 全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)參數(shù)

根據(jù)紅嶺礦及周邊礦井井底車場(chǎng)水倉(cāng)巷道支護(hù)實(shí)踐和-445 m 水平水倉(cāng)巷道圍巖破碎的條件，確定-445 m 水平水倉(cāng)巷道采用全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)（圖1），具體參數(shù)如下：

圖1 注漿錨索封孔示意圖（mm）

1）水倉(cāng)采用金屬網(wǎng)+全錨索進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)后進(jìn)行表面噴漿，厚度為150 mm，噴射砼標(biāo)號(hào)C20的混凝土，配比（體積比）為：水泥:黃砂:米石:水=1:2:2:0.52。水泥采用PO 42.5#普通硅酸鹽水泥，黃砂采用中粗砂，米石必須堅(jiān)硬耐久，粒徑5～10 mm，水用井下生產(chǎn)用水。最后進(jìn)行混凝土鋪底硬化，厚度為150 mm。

2）錨索矩形布置，在中線及兩側(cè)1.6 m、3.2 m處打設(shè)直徑21.6 mm、長(zhǎng)8000 mm 的注漿錨索，其余地點(diǎn)打設(shè)直徑21.6 mm、長(zhǎng)4000 mm 的注漿錨索，錨索間排距為800 mm×800 mm。每根錨索使用3支樹(shù)脂錨固劑，1 支MSCK2350、2 支MSZ2350 樹(shù)脂錨固劑，設(shè)計(jì)錨固力為120 kN。

3）網(wǎng)片為金屬網(wǎng)，使用6#鋼筋焊接，金屬網(wǎng)規(guī)格1000 mm×2000 mm；網(wǎng)目為正方形，規(guī)格為90 mm×90 mm。

4）注漿錨索注漿壓力不大于2 MPa，以孔周圍冒漿為注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。采用QZB-50/6 氣動(dòng)注漿泵，水灰比的控制可按照拌料時(shí)采用的灰桶體積進(jìn)行控制（灰桶的直徑為560 mm，高度為450 mm，每桶加水高度為300 mm，體積為0.074 m3，加入水泥為0.087 t 即1.5 袋水泥）。注漿錨索孔開(kāi)孔1 m 位置使用MQT-130/3.8 型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)配合B19 鉆桿、直徑40 mm 的鉆頭打設(shè)，而后采用直徑28 mm 鉆頭打設(shè)至錨索設(shè)計(jì)深度。正常安裝錨索后，在1 m開(kāi)孔位置預(yù)留1 m 長(zhǎng)、直徑10 mm 的注漿膠管，膠管外露150 mm，而后在開(kāi)孔向里500 mm 用棉紗進(jìn)行封堵，開(kāi)孔向里200 mm 用水泥進(jìn)行封堵，外露的膠管穿進(jìn)特制的錨索托盤鉆孔內(nèi)（膠管必須朝向鉆孔的下方），并將錨索進(jìn)行張緊。

2.2 全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)參數(shù)校驗(yàn)

1）錨索直徑

錨索直徑d按照以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Nt是鋼絞線軸向拉力設(shè)計(jì)值，取200 kN；fptk是鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取1860 MPa；K0是鋼絞線界面設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取3。

計(jì)算可得錨索直徑理論值為20.27 mm。因此，錨索直徑確定為21.6 mm 的、1×7 股預(yù)應(yīng)力鋼絞線是合理的。

2）錨索長(zhǎng)度

設(shè)組合梁巖層上部受均布載荷q作用，錨索長(zhǎng)度包括錨索外露長(zhǎng)度L1、錨索有效長(zhǎng)度（組合梁厚度）L2和錨固長(zhǎng)度L3。根據(jù)組合梁理論，L2根據(jù)滿足組合梁巖層最下面一層外表面抗拉強(qiáng)度條件確定，即L2可以根據(jù)式（2）確定：

式中：B是巷道寬度，取4.9 m；q是組合巖梁上部承受的均布荷載，取兩層頂板載荷0.63 MPa；σt是組合巖梁最下面巖層抗拉強(qiáng)度，取0.5 MPa；K1是安全系數(shù)，一般為3～5，取4.5。計(jì)算可得，錨索有效長(zhǎng)度為5.8 m，錨索計(jì)算總長(zhǎng)度為7.8 m，實(shí)際錨索取8.0 m。

3）錨索間排距

錨索間排距由組合巖梁的抗剪強(qiáng)度確定。假設(shè)錨索間距和排距相等，均為a。組合巖梁抗剪安全條件下，錨索間排距可以用式（3）確定：

式中：τ是錨索抗剪強(qiáng)度，取0.8 倍抗拉強(qiáng)度（1860 MPa）；K2是組合巖梁抗剪安全系數(shù)，一般取3～6，這里取4.5。計(jì)算可得，錨索間排距理論值為781 mm，實(shí)際取800 mm。

4）注漿相關(guān)參數(shù)確定

以圍巖加固為目的的圍巖注漿，其起始注漿壓力一般為0.8～1 MPa，終止注漿的壓力為1.5～2 MPa即可滿足要求。以防堵水為主要目的的圍巖注漿，其起始注漿壓力應(yīng)與注漿點(diǎn)處的靜水壓力相當(dāng)，終止注漿的壓力為靜水壓力的1.5 倍即可。注漿孔深主要根據(jù)被加固巖層的松動(dòng)圈深度而定，注漿孔深為1 m。

3 工程實(shí)踐及效果

全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了工程應(yīng)用，施工及后期使用過(guò)程中，對(duì)施工點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1 可以看出，全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程遇到的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，潛在事故多發(fā)生在頂板，且所有風(fēng)險(xiǎn)均可通過(guò)加強(qiáng)工程技術(shù)人員防范管控意識(shí)和學(xué)習(xí)掌握新技術(shù)得以解決。由此可知，采用全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，能夠有效地保障斷層破碎帶水倉(cāng)巷道掘進(jìn)安全及支護(hù)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

以紅嶺礦及周邊礦井井底車場(chǎng)水倉(cāng)巷道支護(hù)實(shí)踐和-445 m 水平水倉(cāng)巷道圍巖破碎為條件，確定了-445 m 水平水倉(cāng)巷道采用全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，相比于錨桿錨索噴漿聯(lián)合支護(hù)，全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)可用于解決受斷層影響的局部易冒頂區(qū)域的掘進(jìn)，有利于預(yù)防后期大變形。工程實(shí)踐表明，全錨索注漿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在實(shí)際施工過(guò)程中的事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，能夠保證斷層破碎帶水倉(cāng)巷道的安全。