極破碎頂板條件下的巷道支護技術研究與實踐

宋興國 馬洪飛

摘?要：對于極其破碎頂板巷道，在錨網支護等主動支護方式無法有效使用的條件下，通過超前頂板化學漿加固，將頂板碎塊粘結成一個整體，然后穿錨桿等方法控制空頂區頂板冒落，再用U型鋼可縮性支架及工字鋼架棚支護巷道，從而實現極其破碎頂板條件下的巷道安全掘進。

關鍵詞：注漿加固穿錨桿 U型鋼支架 工字鋼架棚

中圖分類號：TU45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0138-01

1 概述

章村礦三井391817工作面運料巷沿9#煤層掘進，順巷巖層傾角，頂板在大青灰巖水的長期浸泡下，變得非常脆弱，在巷道掘進過程中，頂板受掘進超前應力影響，極易破碎，和大青灰巖水一起涌入巷道，不僅無法使用錨網支護，而且由于頂板冒落嚴重，U型鋼支架受頂板破碎圍巖沖擊，向前傾倒，無法形成有效支撐，因此巷道無法支護。針對這種情況，我們對頂板注化學漿，在U型鋼支架上方及前上方形成一個整體層，以此來阻止破碎圍巖的冒落。U型鋼支護完成后，再在U型鋼支架下加套工字鋼套棚加強支護，從而形成U型鋼、工字鋼雙層支護，實現巷道的安全掘進。

2 波雷因作用機理及其特性

2.1 作用機理

波雷因巖層加固材料是一種低發泡倍數的雙液高分子材料，主要由樹脂及多元酯組成，通過雙液注漿泵壓注，按1∶1的比例在混合器中混合，最終被壓注到需加固的破碎巖層中，并反應生成強度高、粘結性強的泡沫材料，可有效提高注漿巖層的整體強度及抗滲性能。

2.2 技術指標及相關參數

兩種材料按1：1比例混合后，膨脹系數2～5，遇水后其膨脹系數可達10～15，并產生二次注漿壓力，能滲透到巖層深部微細裂隙內，可有效地對破碎松軟巖層進行加固，也可對巖層透水進行有效封堵。

波雷因的相關參數如下表1所示：

波雷因具有如下物理特性：

1）粘結性強，可與任何巖體表面產生較強的粘結力。2）凝固時間可調，根據不同注漿要求，其凝固時間可從15s～15min之間任意調節，且能準確控制。3）具有較好的韌性，抗壓強度高，不但可以承受巖層的壓力，還可以承受巖層的較大位移。

適用范圍：適用于控制軟弱巖層或富水巖層，可用于透水巖層或井壁的注漿治水、松軟破碎巖層的注漿加固。

3注漿施工總體方案

1817運料巷破碎頂板在頂板大青灰巖水的沖刷下，從巷道迎頭涌入巷道內，無法有效控頂，為防止頂板巖石全部涌入巷道，經過認真分析研究后，決定采用注波雷因對其進行加固。

3.1注漿孔布置

注漿孔布置如圖所示。

根據1817運料巷掉頂情況，注漿范圍在巷道迎頭3架U型鋼支架。打眼方法為在迎頭后第二架、第三架U型鋼之間打三個注漿孔，眼深3m，眼距1.0m，中間孔垂直巷道頂板，兩邊孔分別向兩幫傾斜45°角，鉆孔伸入到斷層破碎帶巖石中，孔徑42mm。然后在第一架、第二架U型鋼之間打三個注漿孔，眼深4.0m，眼距1.0m，注漿孔沿巷道方向向上傾斜45°。

3.2波雷音消耗量

1817運料巷平均每天注漿一個班，其余兩班生產，加快推進速度，以減少注漿材料消耗量。平均每個注漿孔注4桶（100kg）波雷音，每班注漿約600kg。

4施工效果

通過對1817運料巷頂板破碎帶注漿加固，煤層頂板被波雷因膠結為一個整體，迎頭掉頂幅度大大減少，可以正常控制頂板，實現巷道安全掘進。

5 巷道支護

巷道注漿加固后，有效控制了頂板，可以使用U型鋼支架支護巷道，實現正常掘進，但為防止頂板大青灰巖水沖刷導致U型鋼支架傾倒，需在U型鋼支架下加套工字鋼套棚支護，棚距0.8m，工字鋼與U型鋼支架之間用圓木背實，以保證巷道安全。

6結語

對于頂板極其破碎，不僅無法使用錨網支護等主動支護方式，由于掉頂嚴重，無法有效控頂，被動支護方式也不能奏效，為此，我們使用注化學漿加固的方法，使頂板破碎圍巖膠結成一個完整整體，阻止破碎圍巖掉落，從而實現U型鋼支護。通過這次實踐，我們認為，對于富水頂板條件下的巷道支護，應采用主動支護與被動支護相結合的聯合支護方式，即：在巷道頂板完整時，采用錨網支護，然后再用U型鋼支架加強支護，在支護過程中，要防止錨桿、錨索等進入富水巖層。在頂板淋水、破碎條件下，要對頂板破碎巖層注化學漿加固，然后使用被動支護方式支護。

參考文獻

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[2]宋彥波，馬念杰.新型高聚物在煤礦生產中的應用技術[J].礦山壓力與頂板管理，2004，21（4）.