二次錨網(wǎng)噴支護(hù)在泉店煤礦修復(fù)巷道中的應(yīng)用

摘要：通過(guò)分析神火集團(tuán)泉店煤礦東翼軌道大巷破壞的形態(tài)和機(jī)理，查找破壞的規(guī)律，研究支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，認(rèn)為在注漿充填圍巖裂隙后，再二次錨網(wǎng)噴支護(hù)能夠達(dá)到的較好修復(fù)效果，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：破壞形態(tài) 機(jī)理 注漿充填裂隙 二次錨網(wǎng)支護(hù)

0 引言

泉店煤礦是河南神火集團(tuán)公司的在建礦井，礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120Mt／a，服務(wù)年限50.69a，區(qū)域地層屬華北地層區(qū)嵩箕小區(qū)，該區(qū)位于華北板塊南部，屬嵩箕構(gòu)造區(qū)嵩箕斷隆東南端之許禹背斜南翼，覆蓋層厚度約440米，采用主、副、中央風(fēng)井單水平上下山開(kāi)采。

由于受附近斷層構(gòu)造應(yīng)力的影響，造成部分巖巷圍巖處于高應(yīng)力區(qū)，另外，巖石力學(xué)強(qiáng)度較低，完整性較差，并且，在斷層附近的巖體結(jié)構(gòu)遭到破壞，裂隙較發(fā)育，強(qiáng)度較低；在砂巖與泥巖層過(guò)渡處，為砂泥巖互層：而鋁土質(zhì)泥巖遇水膨脹，易造成底鼓。因此，礦井的不少巷道在處于高應(yīng)力區(qū)的破碎圍巖條件下，支護(hù)條件較差，出現(xiàn)了不同程度的破壞。

1 東翼軌道大巷的變形概況及圍巖穩(wěn)定性分析

1.1 斷面設(shè)計(jì)和支護(hù)方式泉店煤礦東翼軌道大巷標(biāo)高為－540m，距離地表深度約660米。礦井主采煤層為山西組下部的二1煤層，煤層厚度3.77－8.04m，平均厚5.91m。煤層偽頂在井田內(nèi)零星分布。直接頂板以砂質(zhì)泥巖，粉砂巖為主，約占全井田面積的60％，厚度一般1.5～5m，RQD值在0－85.2％；泥巖項(xiàng)板次之，厚度一般1-3m；砂巖頂板主要分部在7－9勘探線之間和DF04斷層兩側(cè)，面積不足全井田面積的10％。老頂以細(xì)粒、中粒大占砂巖為主，厚度0～12.33m，一般在2m以上，抗壓強(qiáng)度34.7～58.0MPa，RQD值在50～91.4％。偽底在全區(qū)零星分布，面積不大。直接底板主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，局部為細(xì)粒砂巖或中粒砂巖，厚度0.60～35.49m，一般2～6.50m，巖石致密，抗拉強(qiáng)度0.67～2.80MPa，RQD值在26～94.4％。

東翼軌道大巷位于主采煤層頂板，其圍巖多為穿層布置，巖性不一，多為泥質(zhì)砂巖、灰?guī)r、泥巖、頁(yè)巖，破碎、裂隙發(fā)育，局部巖層有方解石脈充填，部分材料車(chē)線圍巖還有薄煤線夾層。

設(shè)計(jì)為拱形斷面(見(jiàn)附圖)，初次支護(hù)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，金屬網(wǎng)片為φ6mm鋼筋加工的100×100mm方格網(wǎng)，脂錨錨桿桿體直徑為φ20mm，錨桿間排距700×700mm，噴層厚度為150mm，拱部采用5根錨索支護(hù)φ18.9×8000mm。

1.2 東翼軌道大巷圍巖變形破壞情況及原因分析根據(jù)1-5個(gè)月的觀察分析，在距離迎頭30-40米以?xún)?nèi)變形不明顯，可是，在40米以后的局部區(qū)段出現(xiàn)了較大的變形，噴層嚴(yán)重開(kāi)裂掉塊，巷道斷面縮小、底板起鼓、錨索拉斷、巖體破碎圈增大(輪廓線以外4.2米)，從檢測(cè)結(jié)果分析，巷道周?chē)鷰r體破碎，黏結(jié)力幾乎為零，內(nèi)摩擦力大為降低，圍巖變形嚴(yán)重，特別是拱部的肩部以下嚴(yán)重變形，實(shí)測(cè)結(jié)果為：頂板下沉量達(dá)到200～300mm、底鼓量達(dá)到350～700mm，兩幫移近量達(dá)到300～700mm，其頂?shù)装逡平畲笏俣瓤蛇_(dá)2mm／d左右，兩幫移近量可達(dá)到2.5mm／d；盡管施工已數(shù)月有余，但圍巖變形尚未穩(wěn)定，圍巖的變形已嚴(yán)重影響永久支護(hù)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并將影響運(yùn)輸。

分析認(rèn)為，巷道變形破壞是多種因素共同作用的結(jié)果，其破壞原因主要有：①地應(yīng)力大，構(gòu)造應(yīng)力較復(fù)雜；②圍巖松軟，整體性差；③支護(hù)強(qiáng)度不夠。

1.3 巷道破壞的形態(tài)及修復(fù)機(jī)理

1.3.1 巷道的破壞形態(tài) 巷道的破壞形態(tài)主要有以下幾種：①剪切破壞：主要發(fā)生在巷道的拱基，表現(xiàn)為噴體脫落等；②拉伸破壞：主要發(fā)生在巷道的直墻正頂及下幫的肩窩處，表現(xiàn)為噴體破斷、脫落等③單向受壓破壞：主要發(fā)生在上幫直墻上部，造成噴體片狀脫落或壓碎；④收縮變形破壞；主要發(fā)生在巷道的弱面位置。

1.3.2 注漿充填巷道圍巖的松動(dòng)圈 通過(guò)及時(shí)地對(duì)支護(hù)體以外的圍巖裂隙注漿，參數(shù)選擇：壓力4-6Mp，注漿孔深度2.5米，注漿孔間排距2.0米，水灰比1:07，能夠充填巷道支護(hù)體以外的圍巖裂隙，提高裂隙圈以?xún)?nèi)的圍巖整體性。

1.3.3 二次錨噴支護(hù)作用機(jī)理 二次錨網(wǎng)噴的作用機(jī)理：通過(guò)二次錨網(wǎng)，使初次支護(hù)體和注漿后的破裂巖石復(fù)合，使圍巖介質(zhì)的承載能力增強(qiáng)，并具有一定的抗變形能力，使巷道抗失穩(wěn)能力增強(qiáng)。

2 修復(fù)的時(shí)機(jī)

修復(fù)支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵是如何對(duì)破碎松動(dòng)圍巖加固補(bǔ)強(qiáng)及如何確定支護(hù)時(shí)機(jī)，如果支護(hù)時(shí)機(jī)掌握不好，如巷修的支護(hù)時(shí)間太早，在圍巖劇烈活動(dòng)期，在高地壓尚未重新分布完畢之前進(jìn)行，則支護(hù)效果不佳，一般支護(hù)手段很難保證巷道支護(hù)完好。如支護(hù)時(shí)間太遲，待變形嚴(yán)重后修復(fù)，巷道的有害變形將會(huì)加劇，巷道冒頂?shù)目赡苄栽鰪?qiáng)，圍巖破碎松動(dòng)的范圍將加大，給修復(fù)工帶來(lái)極大地困難，不但成本增加，安全性也沒(méi)有保證，因此，合理確定支護(hù)時(shí)機(jī)是巷道修復(fù)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

深部地壓作用破壞時(shí)，最佳時(shí)機(jī)按巷道礦壓觀測(cè)資料確定，通過(guò)對(duì)巷道圍巖表面位移觀測(cè)，繪制出巷道變形曲線。其變形速度達(dá)到最大值時(shí)，表明巷道圍巖受力最大，此后壓力減小(但變形不停止)。此時(shí)，如巷道支護(hù)強(qiáng)度能抵抗破壞外力，巷道不破壞；如巷道支護(hù)強(qiáng)度相對(duì)較弱，巷道出現(xiàn)變形、噴體出現(xiàn)片狀或鱗狀剝落，此時(shí)便是最佳支護(hù)時(shí)機(jī)的臨界點(diǎn)，可進(jìn)行巷道修復(fù)工作。

3 二次錨網(wǎng)噴支護(hù)修復(fù)技術(shù)

3.1 支護(hù)要求 巷道斷面：在初次支護(hù)時(shí)留出300mm的讓壓空間，根據(jù)巷道變形情況，確保注漿和二次錨網(wǎng)噴支護(hù)后的巷道凈尺寸滿(mǎn)足通風(fēng)、行人和運(yùn)輸?shù)刃枰?/p>

3.2 錨噴支護(hù)修復(fù)施工工藝

3.2.1 施工方法：根據(jù)圍巖條件、失修狀況，以及現(xiàn)有施工條件，采用初次錨網(wǎng)索噴體支護(hù)(噴厚50～70mm)讓壓，超前把變形區(qū)域內(nèi)的圍巖封閉，注漿充填圍巖裂隙后，再二次錨網(wǎng)，錨桿和金屬網(wǎng)規(guī)格同初次支護(hù)的參數(shù)，最后掛線復(fù)噴成型作為永久支護(hù)。

3.2.2 施工順序：控制扒渣機(jī)距離迎頭不超過(guò)30m，在移動(dòng)扒渣機(jī)后，及時(shí)進(jìn)行注漿，充填初次支護(hù)體以外的破碎圍巖裂隙，然后二次錨網(wǎng)變形部位，尤先處理拱部，最后掛線復(fù)噴成巷。

4 二次錨網(wǎng)噴支護(hù)修復(fù)效果分析

采用二次錨網(wǎng)噴支護(hù)施工后，控制了高應(yīng)力條件下的巷道變形量和失修率，對(duì)斷面收斂情況進(jìn)行了量測(cè)，巷道斷面收斂量均比加固前減小了80％以上，支護(hù)效果良好。