復(fù)注支護(hù)技術(shù)在復(fù)合軟弱巖層巷道的應(yīng)用

文/邰俊卿

目前，平頂山天安煤業(yè)股份有限責(zé)任公司十一礦的最大開采深度已超過800m，巷道埋深大，在復(fù)雜地應(yīng)力反復(fù)作用下，巷道圍巖強(qiáng)度低，特別是泥巖受水侵蝕后易軟化、流變、膨脹，給巷道支護(hù)帶來極大困難，傳統(tǒng)的支護(hù)方式均不能使巷道保持長(zhǎng)久穩(wěn)定，不僅影響巷道施工的速度，還極大地提高了支護(hù)成本，并嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。十一礦不斷探索、創(chuàng)新支護(hù)技術(shù)，在丁二采區(qū)-593石門復(fù)合軟弱巖層巷道中成功應(yīng)用了復(fù)注支護(hù)技術(shù)，取得了較好效果。

一、地質(zhì)狀況

十一礦丁二采區(qū)-593石門巷道實(shí)際埋深已達(dá)800m以上，屬于我國(guó)大埋深礦井的規(guī)范范圍，并有較大構(gòu)造殘余應(yīng)力的影響，張莊逆斷層（H=50M）斜穿整個(gè)-593石門大部，鍋底山正斷層的延展也波及到-593石門。石門所處的煤層頂?shù)装迨菍雍翊蟆?jiān)硬的砂巖和砂質(zhì)互層，具有典型的關(guān)鍵層特征，關(guān)鍵層上下應(yīng)力不均勻，在巷道做出來后應(yīng)力劇烈釋放的影響大。-593石門大部分圍巖屬?gòu)?fù)合頂板，在其作用下巷道圍巖支護(hù)承受的應(yīng)力復(fù)雜多變。由于-593石門巷道布置過于集中，還具有孤島應(yīng)力復(fù)雜性。

二、支護(hù)機(jī)理

1.以雙層噴漿保證對(duì)圍巖實(shí)現(xiàn)有效密貼粘結(jié)在巖面和初始的支護(hù)抗力。

2.以鋼絲繩為脛骨的柔性結(jié)構(gòu)，解決噴層支護(hù)的整體性、柔韌性、可靠性，達(dá)到巷道支護(hù)可移變、可提高的關(guān)鍵作用。

3.注漿實(shí)施復(fù)注支護(hù)，既彌補(bǔ)一次注漿粘結(jié)效果，又達(dá)到有環(huán)行壓力緩釋疊加壓力的圍巖支護(hù)帶。

三、施工工藝和有關(guān)參數(shù)

1.支護(hù)工藝和支護(hù)工法

支護(hù)工藝：挑刷到設(shè)計(jì)要求的巷道毛斷面→第一噴層→普通錨桿→掛繩→第二噴層→打注漿錨桿→第一注漿層→監(jiān)測(cè)監(jiān)控資料分析→確定二次注漿的方案→必要的噴層處理→第二次長(zhǎng)注漿錨桿→第二注漿。

支護(hù)工法：短段挑刷→及時(shí)封閉圍巖→噴漿→在第一次噴層下打戴帽點(diǎn)柱→在戴帽點(diǎn)柱打錨桿→壓鋼絲繩要繃緊并緊密貼合巖面實(shí)現(xiàn)高度強(qiáng)柔性結(jié)構(gòu)噴層→施工第二噴層；確保達(dá)到安全施工。

（1）第一層噴漿層支護(hù)粘結(jié)力，要確保達(dá)到注漿壓力控制的要求2～3㎏∕cm2，以保證第一次注漿效果。

（2）為保證第一噴層的密貼效果，要求巖面浮塵一定要沖刷干凈；噴漿質(zhì)量要保證，漿液配比要認(rèn)真，噴漿手要把握好噴時(shí)的噴漿要領(lǐng)，噴漿厚度要均勻；必須在認(rèn)真掛好鋼絲繩的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行第2噴層的噴漿工作；噴漿層的底角要保證在地板下100～200mm以上，有臨時(shí)水溝，臨時(shí)水溝封底，以確保注漿質(zhì)量。

（3）兩次注漿層間隔時(shí)間為60天，但移變周期變化快，要以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，幫部、頂移進(jìn)量達(dá)到30～50mm 時(shí)，底部移變量達(dá)到 100～150mm，就要確定為二次注漿層時(shí)間。

（4）第二次注漿壓力要大于一次注漿漿液壓力，控制在 3～4㎏∕cm2。

（5）漿液水灰配比設(shè)計(jì)在 1∶0.8～1.1 之間；漿液濃度略小于一次注漿漿液濃度，但粘度要加強(qiáng)；主要是加大注漿漿液壓力，既可保證圍巖密而小裂隙和解面得到漿液的粘貼，又使用注漿漿液的壓力提高。

（6）監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有：巷道施工開始發(fā)生變形破壞時(shí)間、移變量、速度。在10天以內(nèi)有明顯變形（變形量在30～50mm以上），都應(yīng)定為變形速度快的圍巖。10天之內(nèi)無明顯變化（變形量在0～5mm以內(nèi)），可認(rèn)為是變化速度較穩(wěn)定圍巖。

2.第一層次普通錨桿噴漿層的支護(hù)參數(shù)

（1）錨桿。 錨桿長(zhǎng)度為 1800～2000mm，Φ22mm，間排距為700×700mm，桿體采用本礦正常使用的螺紋鋼錨桿。

（2）噴漿層。第一、二次噴層厚度，分別為60mm，噴層總厚度在120mm以上。砂漿中的水泥、黃砂、石子比例為1∶2∶1.5。速凝劑與水泥比例為3%～5%。

（3）鋼絲繩。 采用廢舊鋼絲繩（Φ6×2），要求縱向應(yīng)在10m以上；橫向?yàn)橄锏莱装逋獾南锏乐苓呥呴L(zhǎng)的長(zhǎng)度。

（4）托盤。采用6mm厚的鋼板制作而成，用生鐵鑄要認(rèn)真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨桿脫錨，失去托錨力而使錨桿空懸，失去錨桿的關(guān)鍵作用。

3.錨注支護(hù)主要支護(hù)技術(shù)參數(shù)

（1）注漿錨桿。注漿錨桿的間排距，第一層設(shè)計(jì)為1400×1400mm；第二次注漿錨桿間距為 1600×1600mm。錨桿規(guī)格為 Φ22×2000mm，壁厚 4mm，黑鐵管制作。第一層長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1600～1800mm；第二次長(zhǎng)度為2000～2200mm。桿體上在螺紋800mm以下，順序按150×150mm三向鉆有Φ6～8mm注漿孔。

（2）注漿漿液和漿液配比。按高標(biāo)號(hào)水泥設(shè)計(jì)：除有淋水外一般不加速凝劑，以確保漿液凝固后的長(zhǎng)期強(qiáng)度。漿液水灰比，第一次注漿漿液配比取1∶0.6～0.8；第二次注漿漿液配比，應(yīng)略小于一次注漿漿液濃度，取 1∶0.8～1.0；漿液應(yīng)采用機(jī)械攪拌，以保證漿液攪拌力度。

（3）注漿量。第一次注漿量可控制在4～6袋水泥；第二次注漿量一般可控制在3～4袋水泥，但壓力達(dá)不到注漿終壓要求應(yīng)以滿足注漿壓力要求為止。

（4）注漿壓力。第一次注漿終壓可控制在15～20/kg；底角的注漿壓力要高于頂板和幫部注漿錨桿的壓力一般控制在20～30/kg；第二次注漿壓力高于第一次注漿壓力，注漿終壓可控制在25~30/kg。

（5）注漿錨桿角度。上半圓要垂直頂板和巖石層理，并按巷道拱圓及注漿錨桿間距要求均勻排列；底角錨桿，應(yīng)高于底板50～100mm布限，向下傾角在35°～50°以上；特殊地段應(yīng)根據(jù)巷道移變位置，處理好安全施工，符合巷道設(shè)計(jì)要求的巷道空間，來保證注漿錨桿發(fā)揮自身的關(guān)鍵作用；當(dāng)巷道淋水較大的情況下，應(yīng)采取先打?qū)讓?dǎo)水，再采用水玻璃混合漿液，以達(dá)到封堵水流通道，進(jìn)一步注漿加固的效果。

（6）注漿錨桿的封孔。封孔應(yīng)用環(huán)型的專制的快干水泥藥卷，每個(gè)注漿眼孔封2～3卷；沒有專制的快干水泥藥卷，用自制的快干水泥封孔長(zhǎng)度應(yīng)大于300mm；封孔時(shí)間應(yīng)保持大于6個(gè)小時(shí)才能進(jìn)行注漿工作；在煤巷和半開放狀態(tài)下錨注，錨注孔的封孔長(zhǎng)度應(yīng)大于600mm。

（7）注漿錨桿卸閥時(shí)間。當(dāng)注漿的壓力達(dá)到注漿終壓時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉關(guān)嚴(yán)瓦籠，確保不漏漿不漏氣，然后卸注漿泵的壓力；注漿錨桿卸閥時(shí)間應(yīng)保持大于8小時(shí)才能進(jìn)行，保證注漿的壓力滯留；注好錨注孔后，既要有時(shí)間的保證，又應(yīng)采取固定牢固錨注錨桿的端頭，穩(wěn)力卸閥別亂用力。

（8）注漿時(shí)間。根據(jù)實(shí)際情況在作業(yè)規(guī)程中規(guī)定，可按15～30分鐘注一個(gè)孔進(jìn)行要求。

四、結(jié)論

十一礦總體實(shí)踐證明，復(fù)注支護(hù)技術(shù)能改變巷道支護(hù)經(jīng)常返修局面，取得良好的支護(hù)效果。巷道破壞狀況大大減輕，同時(shí)簡(jiǎn)化了施工工藝，降低了施工難度，改善了安全施工環(huán)境，確保了礦井的正常生產(chǎn)秩序，具有廣闊的應(yīng)用前景。