軟巖大巷修復聯合支護實踐

馬龍濤,雷志鋒（黃陵礦業有限公司　二號煤礦,陜西　延安　727306）

軟巖大巷修復聯合支護實踐

馬龍濤,雷志鋒
（黃陵礦業有限公司二號煤礦,陜西延安727306）

軟巖大巷支護一直是影響礦井生產的重要技術難題，特別是在采區兩翼前進式開采過程中，大巷受到兩翼采空區上部圍巖應力影響，大巷的支護更加困難。黃陵二號煤礦四盤區采用前進式開采，采區工作面不斷向前延伸，大巷受兩翼采空區壓力影響，破壞變形嚴重。針對這一難題，采用“錨網索噴”+“壁后注漿”加固對大巷進行復修，取得了良好的支護效果。

關健詞：破碎軟巖；大巷復修；聯合支護

黃陵二號煤礦是年生產能力800萬t的大型現代化礦井，煤層傾角3o～5o，井田為斜井、平硐聯合開拓，盤區布置，前進時開采。北二大巷組(一、二號輔運大巷、膠帶運輸大巷和回風大巷)主要擔北翼四盤區的運輸、行人、通風、排水等任務，采用錨噴支護，埋深為587m，巷道所處地層為侏羅系地層，圍巖的巖性主要由粉砂巖、細砂巖、泥巖和煤巖組成，層理、節理較發育，巖層結構為薄層裂隙化組合，強度較低，尤其是抗剪切能力較弱，巖層內節理發育，屬于典型的破碎型軟巖，由于煤層埋藏較深以及兩翼前進式開采，巷道兩翼為采空區，造成北二大巷組圍巖松軟破碎，巷道變形嚴重，普遍出現底鼓現象。論文以北二一號輔運大巷為研究背景，通過地質調研、數值分析和理論分析，對圍巖破壞變形情況進行了機理分析，并提出了大巷復修聯合支護技術。

1　巷道概況

北二一號輔運巷位于+700m水平,巷道總埋深為634.5m。巷道設計斷面為直墻半圓拱斷面，巷道掘寬5.4m，凈寬5.2m，直墻高度2m，巷道凈高4.6m。大巷布置在2#煤層中，2#煤黑色、塊狀，以半亮型～半暗型煤為主，夾有薄層暗煤，條痕褐黑色，瀝青狀光澤，階梯狀斷口，條帶狀結構，塊狀構造，內生裂隙較發育，煤層厚度5.6m。巷道頂板以淺灰色粉砂巖為主，呈薄層狀，斷面較平整，含大量云母片，波狀交錯層理發育，較致密，局部夾泥質成分，泥、鈣質膠結，厚13m～16.5m。巷道直接底，薄層狀泥巖，較為松軟，厚度1m，粉砂巖泥巖細粒砂巖厚9.9m。巷道頂底板柱狀圖如圖1。

2　軟巖巷道破壞特征及其支護原理

軟巖巷道圍巖強度低，節理裂隙發育，巖體松散軟弱，力學機制和變形破壞的機理復雜。開巷后在地應力和其它因素的影響下，巷道圍巖失穩，出現冒頂、片幫及底鼓現象，且巷道頂板、兩幫和底板相互作用形成惡性循環，直接影響礦井安全、高效生產。

軟巖巷道圍巖力學特性復雜，支護難度大。軟巖破碎后仍具有一定的殘余強度，軟巖大巷的修復應當盡可能以圍巖殘余強度為支護主體。軟巖巷道支護原理：分析巷道圍巖力學特性，掌握壓力分布及圍巖移動規律，充分利用巷道圍巖的自承能力，將巷道圍巖變形控制在合理范圍內，實現支護體與巷道圍巖的力學耦合，達到控制圍巖變形的目的。

3　巷道復修工藝及支護參數

由于大巷變形破壞嚴重，決定先將巷道幫部及頂部擴刷到設計尺寸，之后采用“錨網——錨索梁——噴砼——注漿加固”聯合支護方案，即先進行錨網支護、頂部架錨索梁，然后噴漿封閉，最后進行壁后注漿加固，待支護圍巖體系相對穩定后起底到設計高度，并補上下幫腳支護。

3.1復修支護工藝

對大巷破壞嚴重區段，挑頂、擴幫到設計尺寸后，先打錨桿、掛網，然后打錨索梁進行支護，待噴漿封閉后，進行壁厚注漿加固。

（1）挑頂、擴幫前，按照大巷原設計確定中、腰線。利用機械擴刷巷道到原設計尺寸，擴刷施工中嚴格按照中、腰線控制巷道尺寸。支護前應嚴格檢查巷道斷面尺寸，巷道尺寸符合要求后方可施工錨桿鉆孔，錨桿施工必須垂直于圍巖表面，施工順序先頂后幫。錨桿孔深度小于錨桿長度100mm。錨桿間排距：800mm×800mm，矩菱形布置。底角錨桿距離底板不大于200mm，下扎角度不小于20°，錨桿外露長度15～50mm。

（2）錨桿安裝。安裝前將鉆孔內的積水及巖粉吹掃干凈，用推桿將錨固劑送至鉆孔底部，用錨桿機帶專用轉換套筒帶動桿體旋入樹脂錨固劑，對錨固劑進行攪拌，直至錨桿達到設計深度。

（3）安裝完錨桿后擰緊螺母，再用加長扳手預緊錨桿，以保證錨桿安裝牢固。錨桿預緊力不小于50N.m，錨固力大于等于50kN。

（4）錨索梁安裝。首先對中間一根錨桿點眼定位，打眼注入錨索后架梁，然后按槽鋼梁開孔位置打其余錨索眼，錨索全部注好后，張緊錨索梁所有錨索。錨索施工方向垂直于頂板輪廓線。錨索預緊力不小于120kN，最大錨固力不小于380kN。

（5）噴漿。噴漿前巷沖洗煤幫，處理活矸；噴漿時均勻噴射，采用先毛噴，后進行二次噴漿成型的方式保證巷道成型尺寸及噴漿厚度、強度。復噴完成一周內每班進行一次灑水養護，一周后每天養護一次，28d后取芯，強度應大于C20。噴漿厚度不小于100mm。

3.2支護參數

錨桿采用無縱筋螺紋鋼錨桿，規格：φ22×3500mm，配錨桿專用托盤，帶調芯墊片。錨固劑采用1 節MK 2335型+2節MZ2360型 樹脂錨固劑；鋼筋網片規格：φ6.5-2000×1000mm。錨索梁支護：采用φ2.18×12300mm礦用防腐錨索，錨索梁采用[16b槽鋼。聯合支護示意圖如圖2所示。

4　壁后注漿加固工藝及參數

大巷噴漿封閉后采用壁后注水泥漿的方法對圍巖進行填充、加固。注漿工藝流程：機具設備安裝→定位鉆孔→封孔→配水泥液→注漿→沖管→拔管→管子沖洗、填孔→輔助工作。

注漿孔深6m，按斷面環形布置：幫部每側布置兩個孔，頂板布置三個孔，兩幫腳鉆孔向下傾斜10°施工，其余鉆孔垂直巷道表面施工。漿液配比，水：水泥=1:1。注漿終止壓力為2MPa。若長時間注漿壓力不上升，可將漿液配比調整為1:1.2，若遇較大裂隙可加水玻璃漿，漿液配比水玻璃：水：水泥=1:1:1.2.水泥采用標號42.5硅酸鹽水泥。

5　加固效果分析

復修施工對大巷進行了噴漿封閉，由于噴漿層為剛性材料，抵抗變形能力差，若圍巖由較大變形，噴漿層就會出現裂隙，通過多大巷復修后三個月時間的觀察發現，除一處風橋立交加固點施工時附近20m范圍頂板噴漿層破裂外，其余部位噴漿層均未出現破裂現象，說明大巷復修采用聯合支護+壁后注漿加固有效控制了圍巖變形，達到了預期的支護效果。

6　結語

復修前，巷道的變形已經使得大巷圍巖應力得到了一定程度的釋放，復修支護的主要作用是：使巷道尺寸符合安全生產要求，并對淺部松散圍巖進行支護，并將淺部支護體固定在深部穩定巖層上。黃陵二號煤礦北二一號輔運大巷的復修實踐，證明了“錨網索噴”+“壁后注漿”聯合支護技術用于軟巖大巷復修工程的可行性。

[1]王金喜，張曉康等.深埋破碎軟巖巷道變形破壞研究[J].煤炭工程，2007(03):76-77．

[2]馬龍濤,雷志鋒等.軟巖巷道變形研究與實踐[J].科技視窗,2014(10):76-77．

[3]蔡洪都，劉剛等.淺埋薄基巖三軟煤巷支護方式數值模擬[J].煤礦安全,2009(05):49-50．

[4]單仁亮,孔祥松等.煤巷強幫支護理論與應用[J].巖石力學與工程學報,2013(07):1304-1314．

[5]卓知權，黃慶享等.古敘礦區“三軟”煤層巷道支護技術設計及應用[J]．礦業安全與環保,2013(06):84-91．

[6]劉泉聲,肖虎等.高地應力破碎軟巖巷道底臌特性及綜合控制對策研究[J].巖土力學,2012(06):1703-1710．