動(dòng)壓影響區(qū)巷道圍巖加固技術(shù)實(shí)踐

王振江

（鄭州煤電公司 告成煤礦，河南 登封 452477）

告成煤礦位于登封市東南12km 的告成鎮(zhèn)，是設(shè)計(jì)年產(chǎn)量0.9 Mt的中型礦井，1999年投產(chǎn)，2003年產(chǎn)量達(dá)到1.2 Mt。告成礦-110m 水平北翼運(yùn)輸大巷（以下簡(jiǎn)稱-110m 運(yùn)輸大巷）擔(dān)負(fù)著礦井運(yùn)輸、通風(fēng)及排水任務(wù)，是礦井生產(chǎn)的咽喉要道，巷道使用斷面要求很高。為保障告成礦生產(chǎn)接續(xù)，決定在21031工作面采空區(qū)東側(cè)，布置13221工作面對(duì)-110 m 運(yùn)輸大巷上方的護(hù)巷煤柱進(jìn)行回采。13221工作面共分2段進(jìn)行回采，其中北段工作面推進(jìn)方向與-110m 運(yùn)輸大巷走向平行，而南段則與兩條大巷走向斜交，這種回采方式使得2個(gè)回采區(qū)域下方的-110m大巷將經(jīng)歷完全不同的動(dòng)壓影響。因此，為解決跨采過(guò)程中大巷維護(hù)難題，亟需針對(duì)-110m 運(yùn)輸大巷的地質(zhì)采礦條件研究合理有效的加固技術(shù)。

1 工作面概況

13221工作面設(shè)計(jì)可采走向長(zhǎng)度420 m，切巷長(zhǎng)150 m，煤層平均厚度3.8m；東為13061、13071、13081工作面采空區(qū)，西為21031工作面采空區(qū)，南為21021工作面采空區(qū)；工作面上、下副巷沿煤層走向布置，上山掘進(jìn)，上副巷穿過(guò)13061、13071、13081工作面采空區(qū)等區(qū)域；下副巷沿21031工作面上副巷掘進(jìn)，切巷沿煤層傾向布置，工作面布置見(jiàn)圖1。回采期間，需加強(qiáng)對(duì)工作面下方-110 m 水平運(yùn)輸大巷的巡巷和觀察，并及時(shí)采取加固措施。

圖1 13221工作面巷道布置平面

2 現(xiàn)有巷道支護(hù)存在問(wèn)題分析

根據(jù)-110m 運(yùn)輸大巷地質(zhì)采礦條件及現(xiàn)有維護(hù)狀況，雖然大巷埋深較淺，且圍巖巖性整體較好，但受周圍工作面采動(dòng)影響后，均存在不同程度的變形破壞，其主要原因如下：

1）由于-110m 運(yùn)輸大巷以碹體支護(hù)為主，作為一種典型的被動(dòng)支護(hù)，一方面碹體支護(hù)只有巷道圍巖變形達(dá)到一定程度，擠壓碹體時(shí)方能承載，使得巷道淺部圍巖極易出現(xiàn)離層、破裂，巖體自承載能力嚴(yán)重喪失；另一方面，碹體支護(hù)承載能力不足且與巷道圍巖表面接觸關(guān)系較差，在高應(yīng)力作用下碹體薄弱部位極易失穩(wěn)、破壞，從而導(dǎo)致整個(gè)承載體系失穩(wěn)破壞。此外，無(wú)論采用主動(dòng)支護(hù)或被動(dòng)支護(hù)，支護(hù)的實(shí)質(zhì)都是依靠支護(hù)體在巷道圍巖淺部形成的承載結(jié)構(gòu)去控制巷道圍巖變形。因此，如何提高支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是有效控制動(dòng)壓影響巷道圍巖變形的關(guān)鍵。

2）-110m 運(yùn)輸大巷不僅承受了13采區(qū)和21采區(qū)工作面采動(dòng)影響，而且還承受著大巷上方孤島煤柱內(nèi)高集中應(yīng)力作用，造成巷道長(zhǎng)期底鼓。

3 -110m 水平運(yùn)輸大巷跨采擴(kuò)修段加固支護(hù)

根據(jù)-110 m 水平運(yùn)輸大巷實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面，-110 m運(yùn)輸大巷1400～1450m 范圍內(nèi)巷道中下部及底板大多為強(qiáng)度不高的砂質(zhì)泥巖，巷道兩幫位移量和底鼓量較大。該段巷道已難以保障大巷行車安全，故需對(duì)巷道進(jìn)行擴(kuò)修，擴(kuò)修后巷道凈斷面尺寸為5.0m×3.8m。具體支護(hù)參數(shù)如下：

1）一次錨網(wǎng)支護(hù)。-110m 運(yùn)輸大巷擴(kuò)修段一次支護(hù)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)（見(jiàn)圖2、圖3），錨桿間排距為0.8m×0.8 m，底角錨桿距底板高度為190mm，并向下扎角15°。錨桿規(guī)格為Ф20mm×2000mm，每根錨桿使用2支Z2550樹(shù)脂錨固劑，錨桿托板規(guī)格為150mm×150mm×10mm 鼓型托板，要求錨桿螺母必須用風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q緊，要求預(yù)緊力矩不低于300N.m。

2）噴漿。對(duì)巷道表面噴漿前應(yīng)對(duì)巷道支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，要求所有錨桿施工質(zhì)量進(jìn)行全面復(fù)查，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可噴漿。噴漿過(guò)程中應(yīng)力求巷道成型美觀，為后期開(kāi)展二次支護(hù)創(chuàng)造條件。

圖2 -110m 運(yùn)輸大巷擴(kuò)修段一次錨網(wǎng)支護(hù)斷面

圖3 -110m 運(yùn)輸大巷擴(kuò)修段一次錨網(wǎng)支護(hù)展開(kāi)

3）二次支護(hù)

（1）如圖4～圖6所示，在一次錨網(wǎng)支護(hù)之間進(jìn)行二次支護(hù)，二次錨網(wǎng)索支護(hù)分為A、B兩個(gè)支護(hù)斷面，斷面A 與斷面B交替布置。二次支護(hù)錨桿間排距為0.8m×0.8m。二次支護(hù)錨桿規(guī)格為Ф20mm×3000mm，每根錨桿使用2支Z2550 樹(shù)脂錨固劑。錨索規(guī)格為Ф17.8 mm×6000 mm，每根錨索使用4 支Z2350 樹(shù)脂錨固劑。錨桿托板規(guī)格為150mm×150mm×10mm 鼓型托板，錨索托板規(guī)格為400mm×300mm×10mm 平托板，要求錨桿預(yù)緊力矩均不得低于300 N·m，錨索預(yù)緊力不低于70kN（25 MPa）。

（2）采用Ф6mm高強(qiáng)度鋼筋網(wǎng)護(hù)表，并沿巷道走向布置鋼帶或鋼筋梯子梁，最大限度發(fā)揮錨網(wǎng)支護(hù)的整體支護(hù)性能。

（3）根據(jù)擴(kuò)修過(guò)程中揭露的圍巖情況，決定是否進(jìn)行注漿加固。

圖4 -110m 運(yùn)輸大巷擴(kuò)修段二次錨網(wǎng)索支護(hù)斷面A

圖5 -110m 運(yùn)輸大巷擴(kuò)修段二次錨網(wǎng)索支護(hù)斷面B

圖6 -110m 運(yùn)輸大巷擴(kuò)修段二次錨網(wǎng)索支護(hù)展開(kāi)圖

（4）為防止跨采影響過(guò)程中噴層破壞，二次支護(hù)完成后巷道表面暫不噴漿，待跨采影響結(jié)束后再噴漿封閉，要求噴層厚度蓋住金屬網(wǎng)即可。

4 -110m 水平運(yùn)輸大巷跨采灰?guī)r段加固技術(shù)

根據(jù)-110m 水平運(yùn)輸大巷實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面，-110m 運(yùn)輸大巷1550～1650m 范圍內(nèi)巷道圍巖巖性以灰?guī)r為主，巷道圍巖強(qiáng)度較高，考慮到原有一次支護(hù)為碹體支護(hù)，不僅承載能力差，且碹體后方存在大量空隙，碹體與圍巖相互作用關(guān)系較差。因此，對(duì)該段巷道首先應(yīng)進(jìn)行充填注漿，充填碹后方的空隙，提高碹體承載能力，同時(shí)應(yīng)避免注漿壓力過(guò)高導(dǎo)致碹體破壞，為實(shí)施二次錨網(wǎng)支護(hù)奠定基礎(chǔ)。

1）如圖7～圖9所示，在碹體支護(hù)表面進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)加固，二次錨網(wǎng)索支護(hù)分為A、B兩個(gè)支護(hù)斷面，斷面A 與斷面B交替布置。二次支護(hù)錨桿（索）間排距為0.9m×0.9m，底角錨桿距底板高度為236mm，并向下扎角15°，底角錨索距底板高度為350 mm，二次支護(hù)錨桿規(guī)格為Ф20 mm×3000mm，每根錨桿使用2支Z2550樹(shù)脂錨固劑；錨索規(guī)格為Ф17.8mm×5000mm，每根錨索使用4支Z2350樹(shù)脂錨固劑。錨桿托板規(guī)格為150mm×150mm×10mm鼓型托板，錨索托板規(guī)格為300mm×400mm×10mm 平托板，要求錨桿預(yù)緊力矩均不低于300 Nom，錨索預(yù)緊力不低于70kN（25 MPa）。

2）采用Ф6mm高強(qiáng)度鋼筋網(wǎng)護(hù)表，并沿巷道走向布置鋼帶或鋼筋梯子梁，最大限度發(fā)揮錨網(wǎng)支護(hù)的整體支護(hù)性能。

3）為防止跨采影響過(guò)程中噴層破壞，二次支護(hù)完成后巷道表面暫不噴漿，待跨采影響結(jié)束后再噴漿封閉，要求噴層厚度蓋住金屬網(wǎng)即可。

圖7 -110m 運(yùn)輸大巷二次錨網(wǎng)索支護(hù)斷面A

圖8 -110m 運(yùn)輸大巷二次錨網(wǎng)索支護(hù)斷面B

圖9 -110m 運(yùn)輸大巷二次錨網(wǎng)索支護(hù)展開(kāi)

5 結(jié)語(yǔ)

在生產(chǎn)過(guò)程中，巷道圍巖的變形得到了明顯控制，保證了礦井正常的通風(fēng)和運(yùn)輸。該巷道加固支護(hù)方法的應(yīng)用在保證13221工作面順利回采的同時(shí)，減少了人力資源的投入，節(jié)約了材料消耗，延長(zhǎng)了巷道的使用周期，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益100多萬(wàn)元，在告成礦具有推廣價(jià)值。