沿空掘巷注漿加固支護應用

李國青

摘 要：平頂山天安煤業九礦有限責任公司丁5.6.22160風巷掘進工作面沿空掘巷施工，巷道留設煤柱為5m，為提升煤柱實際承載能力，人們采用沿空掘巷支護方案中采用錨網索支護并配合注漿加固技術以提高煤柱的承載能力。通過對注漿加固技術提高煤柱的承載能力，以達到控制沿空掘巷側圍巖穩定性。

關鍵詞：沿空掘巷；注漿加固；圍巖控制

煤礦為提高煤炭采出率，采用了沿空掘巷布置回采巷道。但沿空掘巷沿空側煤柱如何支護，是一個難題。平頂山天安煤業九礦有限責任公司根據丁5.6.22160風巷現場實際情況，結合工程實踐，在丁5.6.22160風巷采用了以留設小煤柱的方式進行沿空掘巷，對沿空側煤柱錨網索支護后進行注漿加固。

1 地質條件

丁5.6.22160風巷設計總工程量為1006m，巷道的用途是為形成丁5.6.22160綜采工作面運輸、行人、回風等。巷道煤層厚度在1.2～ 4.5m之間，賦存不穩定，平均3.4m。煤層傾角東陡西緩，傾角8°～24°，平均14°，傾角變化大。丁5.6.22140采面已回采完畢結束一年，丁5.6.22160風巷沿空掘巷，巷道留設煤柱為5米。該巷道煤層賦存較穩定，但局部煤厚變化大，會有多處出現煤層合層和分層現象，煤層傾角、厚度及走向坡度變化大。

2 巷道錨桿支護技術

2.1 關鍵支護技術

基于5.6.22160風巷工作面沿空巷道的實際生產現狀，在實際設計錨桿支護方案時，應重點關注的兩個關鍵問題應為：錨桿的預緊力與支護強度。錨桿預緊力應適中。當應用煤巷錨桿支護技術時，通過強化錨桿預緊力，一方面可讓錨桿由被動支護變為主動支護；另一方面可增強錨桿的錨固力，讓沿空掘巷圍巖實現小結構的高阻讓壓，進而有效控制圍巖實際變形量。錨桿支護強度應合理。通過增強錨桿支護強度，可顯著增加巷道圍巖錨固結構的穩定性。較高的支護強度，不僅可強化圍巖結構，而且可使錨桿與圍巖構成較強的承載結構，進一步增強錨固結構的穩定性。錨桿可經圍巖松動圈或破碎帶進一步深入至穩定巖中，加之給錨桿施加的預應力，可顯著增強錨桿的主動支護性，進而對圍巖變形進行有效控制。與錨桿支護相配套的金屬網，鋼帶等部件，可協助防范巖體的破裂與突然冒漏，同時可更好的協調錨桿受力，讓錨桿的整體支護效果得到充分發揮，可顯著增強錨桿錨固范圍內圍巖的穩定性，連續性，讓支護體系更牢固。但錨桿強度提高的同時，也增加了材料成本的投入，所以合理的錨桿支護強度顯得非常重要。

2.2 支護技術方案

丁5.6.22160風巷沿空掘巷巷道斷面為斜矩形狀，巷道掘進工作面凈寬4600mm左右、凈高3300mm左右，巷道頂板的支護及幫部的支護都采用的是錨網+鋼帶+錨索的支護方式，頂幫采用的是MG500.Φ22×2400mm的高強錨桿，安裝預緊力為320N.m。錨桿間排距為750mmx800mm，并與W275.4.4500.800.6型（長、寬、厚分別為4500mm、275mm、mm）的W鋼帶以及網孔為40mmx40mm規格為4600mmx900mm的Φ3.8mm金屬編織網相互配合使用。應用了直徑為17.8mm的錨索、長度為7m的鋼絞線，該錨索的實際張拉預緊力可達200kN左右，錨索間排距為1600mmx1600mm，右圖為該沿空掘巷支護斷面圖。

3 巷道注漿加固技術

3.1 注漿加固方案

根據沿空掘巷具體支護方案，并與作業現場實際情況相結合，可通過注漿來加固巷道圍巖。注漿加固材料可選用425#水泥漿、ACZ.Ⅰ型水泥添加劑。在丁5.6.22160風巷工作面小煤柱沿空巷道幫部開展注漿作業，可把注漿孔布設為矩形狀，讓孔與孔的間距在2.0m左右，孔深控制5m左右，注漿孔與煤壁相垂直。可依據現場作業條件及相關理論選用恰當的注漿工藝與注漿順序，來進一步提升小煤柱的實際注漿加固效果，同時應采用必要的注漿安全保障措施來進一步確保安全施工。在實際注漿時，應及時記錄好各注漿孔的實際注漿情況，并應做好現場注漿情況的及時反饋工作，以便更好的保障安全施工。

3.2 巷道控制效果分析

在實際支護作業中，可借助巷道監測技術來實時觀測巷道圍巖情況，以更好的保障錨桿支護效果及巷道注漿加固效果達標，并及時掌握圍巖的實際穩定狀況。另外可在沿空巷道中創建測站，通過測站來觀測各種數據，并準確處理分析所得的表面位移量與頂板離層數據。經實際觀測，人們可知未注漿頂底板和兩幫受到采動影響變化劇烈，表面移近量與移近速度都相對增大；隨工作面的逐步向前施工，表面位移速度也會有所下降。采取注漿加固后，頂板離層儀的淺基點的離層值大于了深基點的離層，但變化趨勢大致一樣，說明注漿可有效減少圍巖頂板離層量。現場實踐表明，沿空掘巷注漿支護能很好的控制圍巖穩定性，且效果明顯。

4 結論

（1）采用注漿加固技術進行沿空掘巷施工，可顯著加固巷道，可取得較好的支護效果。（2）在進行煤巷錨桿支護作業時，關鍵應確保錨桿的預緊力達標以及支護強度足夠大。（3）應用水泥漿+添加劑材料來注漿加固沿空掘巷小煤柱，可使小煤柱具備一定自承能力，可進一步提升小煤柱的牢固性，穩定性，可實現安全護巷。 （4）經現場觀測可知，沿空掘巷實際變形量相對較小，圍巖整體會更穩定，且頂板離層量也是在要求范圍內的，巷道頂板圍巖也不會產生較大的內部破裂，可達到安全生產相關要求。

參考文獻：

[1]康紅普，馮志強.煤礦巷道圍巖注漿加固技術的現狀與發展趨勢.煤礦開采，2013（03）：10.13.

[2]向東輝.深井大斷面井筒壁間注漿加固技術研究.煤礦現代化，2017（06）：51.53.