極破碎頂板條件下的巷道支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐

宋興國 馬洪飛

摘?要：對(duì)于極其破碎頂板巷道，在錨網(wǎng)支護(hù)等主動(dòng)支護(hù)方式無法有效使用的條件下，通過超前頂板化學(xué)漿加固，將頂板碎塊粘結(jié)成一個(gè)整體，然后穿錨桿等方法控制空頂區(qū)頂板冒落，再用U型鋼可縮性支架及工字鋼架棚支護(hù)巷道，從而實(shí)現(xiàn)極其破碎頂板條件下的巷道安全掘進(jìn)。

關(guān)鍵詞：注漿加固穿錨桿 U型鋼支架 工字鋼架棚

中圖分類號(hào)：TU45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0138-01

1 概述

章村礦三井391817工作面運(yùn)料巷沿9#煤層掘進(jìn)，順巷巖層傾角，頂板在大青灰?guī)r水的長期浸泡下，變得非常脆弱，在巷道掘進(jìn)過程中，頂板受掘進(jìn)超前應(yīng)力影響，極易破碎，和大青灰?guī)r水一起涌入巷道，不僅無法使用錨網(wǎng)支護(hù)，而且由于頂板冒落嚴(yán)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(hù)。針對(duì)這種情況，我們對(duì)頂板注化學(xué)漿，在U型鋼支架上方及前上方形成一個(gè)整體層，以此來阻止破碎圍巖的冒落。U型鋼支護(hù)完成后，再在U型鋼支架下加套工字鋼套棚加強(qiáng)支護(hù)，從而形成U型鋼、工字鋼雙層支護(hù)，實(shí)現(xiàn)巷道的安全掘進(jìn)。

2 波雷因作用機(jī)理及其特性

2.1 作用機(jī)理

波雷因巖層加固材料是一種低發(fā)泡倍數(shù)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(yīng)生成強(qiáng)度高、粘結(jié)性強(qiáng)的泡沫材料，可有效提高注漿巖層的整體強(qiáng)度及抗?jié)B性能。

2.2 技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)參數(shù)

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

波雷因的相關(guān)參數(shù)如下表1所示：

波雷因具有如下物理特性：

1）粘結(jié)性強(qiáng)，可與任何巖體表面產(chǎn)生較強(qiáng)的粘結(jié)力。2）凝固時(shí)間可調(diào)，根據(jù)不同注漿要求，其凝固時(shí)間可從15s～15min之間任意調(diào)節(jié)，且能準(zhǔn)確控制。3）具有較好的韌性，抗壓強(qiáng)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(yùn)料巷破碎頂板在頂板大青灰?guī)r水的沖刷下，從巷道迎頭涌入巷道內(nèi)，無法有效控頂，為防止頂板巖石全部涌入巷道，經(jīng)過認(rèn)真分析研究后，決定采用注波雷因?qū)ζ溥M(jìn)行加固。

3.1注漿孔布置

注漿孔布置如圖所示。

根據(jù)1817運(yùn)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(gè)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(gè)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(yùn)料巷平均每天注漿一個(gè)班，其余兩班生產(chǎn)，加快推進(jìn)速度，以減少注漿材料消耗量。平均每個(gè)注漿孔注4桶（100kg）波雷音，每班注漿約600kg。

4施工效果

通過對(duì)1817運(yùn)料巷頂板破碎帶注漿加固，煤層頂板被波雷因膠結(jié)為一個(gè)整體，迎頭掉頂幅度大大減少，可以正常控制頂板，實(shí)現(xiàn)巷道安全掘進(jìn)。

5 巷道支護(hù)

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(hù)巷道，實(shí)現(xiàn)正常掘進(jìn)，但為防止頂板大青灰?guī)r水沖刷導(dǎo)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(hù)，棚距0.8m，工字鋼與U型鋼支架之間用圓木背實(shí)，以保證巷道安全。

6結(jié)語

對(duì)于頂板極其破碎，不僅無法使用錨網(wǎng)支護(hù)等主動(dòng)支護(hù)方式，由于掉頂嚴(yán)重，無法有效控頂，被動(dòng)支護(hù)方式也不能奏效，為此，我們使用注化學(xué)漿加固的方法，使頂板破碎圍巖膠結(jié)成一個(gè)完整整體，阻止破碎圍巖掉落，從而實(shí)現(xiàn)U型鋼支護(hù)。通過這次實(shí)踐，我們認(rèn)為，對(duì)于富水頂板條件下的巷道支護(hù)，應(yīng)采用主動(dòng)支護(hù)與被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合的聯(lián)合支護(hù)方式，即：在巷道頂板完整時(shí)，采用錨網(wǎng)支護(hù)，然后再用U型鋼支架加強(qiáng)支護(hù)，在支護(hù)過程中，要防止錨桿、錨索等進(jìn)入富水巖層。在頂板淋水、破碎條件下，要對(duì)頂板破碎巖層注化學(xué)漿加固，然后使用被動(dòng)支護(hù)方式支護(hù)。

參考文獻(xiàn)

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