密集巷道布置影響下泵房加固技術的研究與應用

祁雨鵬

（晉煤集團趙莊煤業有限責任公司,山西 長治 046600）

密集巷道布置影響下泵房加固技術的研究與應用

祁雨鵬

（晉煤集團趙莊煤業有限責任公司,山西 長治 046600）

本文介紹了晉煤集團趙莊煤業有限責任公司盤區泵房受礦山壓力影響造成巷道破壞的原因，提出了二次錨網噴支護、底角加固、全斷面注漿加強支護措施，從現場實際效果觀察，巷道進行了錨桿錨索及二次加固注漿之后，很好的控制了圍巖變形，保證了巷道的正常使用。

二次錨網噴支護；底角加固；注漿加固

1 概述

晉煤集團最新建設的特大型礦井趙莊煤業有限責任公司的生產能力是600萬噸/年。這個公司的一系列硐室和巷道都在主采的3#煤層中布置，全部應用噴漿、錨索、錨網梁組合成為支護系統。在煤礦生產建設不斷發展的影響下，有關的巷道與泵房都發生了一系列的破壞和變形，這體現為：有關的巷道與泵房都發生了一些變形，底鼓顯著，頂板下沉，圍巖的破壞性比較嚴重，在開采動壓的制約下，巷道加速了變形，尤其是嚴重破壞和變形的泵房已經制約了煤礦的安全與順利生產，為此，務必有效地加固、支護、修復泵房，進而確保泵房可以實現用戶的實際需要。

2 泵房地質條件及原支護特點

該礦巷道（硐室）的煤層含瓦斯高、水量大、地質構造多、圍巖情況復雜，并且3#煤層有著松軟的煤質，不穩定厚度的泥巖層在頂板。埋深483 m～490 m。據《晉城煤業集團公司趙莊煤礦圍巖地質力學測試研究報告》（天地科技股份有限公司開采所事業部，2005年12月）：3#煤層平均厚度5.5 m，傾角為1o～8o，9.15 MPa的單軸抗壓強度；砂質泥巖的直接頂，9.71 m的厚度，39.6 MPa的單軸抗壓強度；細粒砂巖的基本頂，2.3 m的厚度，78.3 MPa的單軸抗壓強度；炭質泥巖的偽底，0.4 m的厚度，22.1 MPa的單軸抗壓強度。14.83MPa的最大水平主應力，12.63 MPa的垂直主應力，8.12 MPa的最小水平主應力。泵房原設計斷面為矩形，采用錨網噴和錨索支護，泵房凈斷面（寬×高）為：5200 mm×4000 mm，其掘進斷面為：5500 mm×4250 mm。

3 泵房破壞原因分析

（1）由于泵房與管子道、西翼南輔運大巷和變電所通道等巷道密集布置，相互間存在交互影響，隨著礦井生產建設發展，泵房區域大巷及順槽巷道一直向前延伸，造成泵房受到巷道掘進重復壓力影響，巷道變形嚴重。

（2）泵房圍巖條件復雜、地質構造多，且3#煤層煤質松軟，頂板含厚度不穩定的泥巖層，在工作面回采和多條巷道掘進的重復應力影響下易產生強烈變形，變形持續時間長。

圖1 泵房和變電所硐室及相關巷道的位置平面圖

4 泵房加固技術

根據以上分析，針對泵房的特點，可采用的加固方案為：采用錨噴、錨索和錨注支護技術（“三錨”支護），使巷道上方形成梁——拱結構。梁拱結構的作用原理是：穿過各個層狀巖層的頂板錨桿（索）形成為組合梁，一起對圍巖應力進行抵抗；巷道兩幫錨桿大大地增強了巷道兩幫整體的穩定性，使得壓縮墻形成，讓巷道兩幫大體變成穩定的圍巖，在角錨桿的支持下，巷道兩幫和頂板梁聯接為整體；長短錨桿（索）搭配與頂板巖體形成組合拱一方面可以增加組合梁截面厚度，另一方面組合拱的形成改變了巖體受力的情況，巖體的承受能力得以提高，盡管是處在塑性區當中的破碎巖體依舊能夠提供相應的承受能力，上述的構造也就是所謂的煤巷頂板梁——拱錨固結構達到穩定。

4.1 全斷面錨網噴支護

先是在原噴射混凝土支護體上進行系統化的噴射混凝土、掛金屬網、打眼裝錨桿，實施全面的錨網噴支護，并且將低壓淺孔注漿管進行安裝。在兩排錨桿間安裝低壓淺孔注漿管，通過φ26 mm鋼管制作注漿管，確保φ26 mm×φ1000 mm的規格，以及400mm——500mm的孔口封孔長度，并且使1800mm的排距，實施風鉆打眼，φ45 mm的孔徑和2000 mm的孔深。

圖2 泵房全斷面錨網支護結構

4.2 底角和底板加固

對硐室底角處臥底、鋪設金屬網，要將金屬網深入到硐室實際底板以下100～150 mm，然后利用灌漿錨索對硐室底角進行錨固加固。澆灌混凝土前臥底時，將底板臥成弧形結構，鋪設 50 mm左右的墊層，然后鋪設由φ6.5 mm鋼筋焊接而成的經緯網，澆灌1000 mm厚混凝土后（弧中間最深部位），可形成反底拱結構。然后鋪設由Φ14 mm鋼筋焊接而成的經緯網，并利用自鉆式中空類注漿錨桿進行錨注加固。

圖3 底角與底板加固結構圖

4.3 全斷面注漿加強支護通過錨網支護當中裝的低壓淺孔壁之后對底板當中的空注漿錨桿與注漿管進行充填，從而有效地加固注漿圍巖。在進行注漿的時候，借助水玻璃液這種單液水泥，通過42.5級一般硅酸鹽水泥充當水泥，控制大概0.8～1.0的水灰比例，水玻璃摻量是水泥的3％～5％。確保大于92 的漿液結石率，20MPa以上的漿液固結體強度，以及控制2.0 MPa之內的注漿壓力，確保噴層不會出現開的情況；以及控制大概3.0m的注漿擴散半徑，并且控制3.0t的每米硐室注漿量。

4.4 強化全斷面復注支護

強化全斷面復注支護借助高壓深孔滲透注漿，也就是在加固低壓淺孔注漿支護，相應厚度的加固圈形成，將深孔加以布置，實施高壓注漿進行加固，這一是能夠使得加固注漿的氛圍擴大，二是高壓注漿能夠使得漿液的滲透性提高，從而提高加固注漿的質量，并且不會使得噴網層損壞或變形，且能夠對低壓淺孔加固注漿發揮補強的效果，進而大大地改善注漿加固體的承受能力。

5 加固效果分析

加固結束后2個月內對泵房變形進行監測，內容包括巷道兩幫收斂值、巷道頂底板變形值以及安裝在巷道頂板離層儀數值變化以及兩幫監測位移的多點位移計數值變化。巷道兩幫收斂監測值個別點累計變化值見下圖。

圖4 泵房兩幫巷道收斂累計值

通過圖4可以看出，在累計監測的60天內，巷道兩幫收斂累計值控制在5mm內，其他檢測點累計值與該點相近。觀測結果表明，在巷道進行了錨桿錨索及二次加固注漿之后，已經很好的控制了圍巖變形，巷道內部裂隙圍巖在注漿加固及錨索錨固作用下形成了較好的承載系統，保證了巷道的正常使用。

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祁雨鵬（1985-），男，山西晉城人,本科。