破碎頂板錨注支護技術應用

孫磊磊

（山西鋪龍灣煤業有限公司，山西 大同 037100）

1 概述

153采區軌道下山北側為153采區上部車場繞道，南側為β7-3帶巖墻，東、西側為太下煤層，頂部為北風井工業廣場保護煤柱，距地面深度大于899m，巷道設計長度630m。153采區軌道下山原設計沿太下煤層頂板施工，拉門施工160m后，由于受地質構造影響，太下煤層頂板變化較大，影響巷道的正常使用，決定153采區軌道下山按腰線（-60）在太下煤層中施工。由于太下煤層層理、節理發育，造成巷道圍巖較為破碎，為保證153采區軌道下山正常使用和行人安全，研究決定對153采區軌道下山進行錨注支護。巷道頂底板巖性如表1所示。

巷道在掘進過程中涌水主要來自于頂板砂巖，涌水量最大16m3/h，最小為0.3m3/h，平均涌出量4.3m3/h。掘進工作面的絕對瓦斯涌出量在0.22～1.89m3/min，瓦斯涌出量較小。巷道掘進方向上整體呈現出東高西底，在巷道掘進的中間區域，頂板裂隙較為發育，且附近發育有多個陷落柱，給巷道頂板支護造成一定的不利影響。

表1 巷道頂底板巖性

2 原巷道支護形式

153采區軌道下山原支護形式為錨網+錨索+噴漿聯合支護，噴漿厚度100mm，頂部鋼帶使用4.2m、8.0m錨索，間排距0.8m×1.0m，兩幫使用2.4m錨桿，間排距0.8m×0.8m，頂部長錨索長度為10.0m，間排距1.2m×2.0m，巷道支護斷面圖如圖1所示。由于巷道中間區域受到陷落柱影響，頂板裂隙也較發育，巷道在此范圍內易發生頂板冒落，最大冒落深度達到3.6m，給巷道的正常掘進帶來不利影響。

圖1 巷道支護斷面圖

3 錨注加固支護方案

針對原支護存在的問題，改用中空注漿錨桿進行支護，并進行注漿加固，注漿材料選用水泥-水玻璃雙液漿。

（1）在對巷道頂板進行注漿加固前，采用風鎬刷巷道兩幫以及頂板，刷出規格為150mm×150mm、深度在50～70mm的注漿孔，保證注漿錨桿注漿結束之后，錨桿尾部不超過巷道平面。

（2）施工中空注漿錨桿，對打好的錨桿及時進行注漿作業，未施工完成的錨桿，端部應注意保護，防止異物堵塞。在對錨桿進行注漿過程中，隔一排施工一排錨桿，注漿一排。待巷道注漿完成之后，采用水泥漿將風鎬刷出的注漿孔抹平。巷道注漿采用的注漿錨桿以及注漿孔參數如表2所示。注漿錨桿端尾采用橡膠篩進行堵漿。

表2 注漿錨桿參數

（3）中空注漿錨桿間排距

一般情況下采用水泥-水玻璃雙液漿的有效滲透半徑在800～1200mm，為了保證注漿效果，將注漿錨桿的間排距均設定為1600mm。在矩形巷幫上靠近頂板的幫角位置施工與巷幫夾角為80°的幫角錨桿，距離巷道底板約1800mm，其余的垂直巷幫施工，在巷道幫角靠近底板位置向下施工注漿錨桿，與底板呈30°～45°。

（4）注漿漿液參數

選用的水泥為超細水泥，水灰比為0.6：1，每個鉆孔添加的水玻璃量占水泥凈用量的3%～5%。鉆孔的注漿壓力控制在1.0～1.5MPa。

（5）注漿方式

由于掘進的巷道周邊巖層較為松散、破碎，注漿鉆孔過程中可能會出現串漿而導致注漿鉆孔堵孔現象，因此，注漿過程中采用間隔注漿方法，即同時注漿的注漿孔間隔3.2m。

（6）注漿順序采用由下而上方式，先注巷道底角鉆孔，再注幫部鉆孔，最后注頂板鉆孔，隔排方式進行注漿。錨注支護斷面圖如圖2所示。

圖2 錨注支護斷面圖

4 錨注加固施工方法

4.1 施工準備

（1）施工工藝流程

交接班→安全檢查、準備→出貨→延皮帶→割煤→安全檢查→頂、幫打注錨桿（錨索）、掛網→噴漿→打注漿錨桿→錨注→復注→清理→循環結束。

（2）巷道基本幾何尺寸要嚴格把握好，巷道最終斷面為使用斷面106%以上，以保證略有微變形的余地，確保二次注漿和巷道正常使用斷面。

（3）施工順序

綜掘機割煤后，隨即進行錨網支護，錨網支護后進行噴漿支護，噴漿厚度100mm，噴漿完成后進行錨注支護。

（4）注漿錨桿用4分鐵管制成，長度1600m、2000mm，間排距1500mm×1500mm，巷道頂部使用長度為2000mm的注漿錨桿，兩幫使用長度為1600mm的注漿錨桿，一次注漿完成后，需對不穩定的巷道進行二次補注。注漿前根據具體情況，對開裂處進行補噴，預計二次補注噴漿面積占巷道表面積的60%，厚度50mm。

4.2 鉆孔注漿

（1）注漿錨桿鉆孔施工使用錨桿鉆機和風煤鉆，鉆孔直徑28～32mm，深度大于注漿錨桿長度。

（2）注漿錨桿直徑為Ф20mm，長度為1600mm、2000mm，用4分鐵管制作，桿體上順序鉆有Ф5mm注漿孔，桿體同側注漿孔距100mm。

（3）底角注漿錨桿規格同幫注漿錨桿，排距1500mm，下扎角度30°～45°。

（4）注漿錨桿外端用棉紗纏好后，將注漿錨桿插入鉆孔，然后使用特制鐵楔將鉆孔口楔緊、封嚴堵實，必須保證注漿時不漏液。

（5）復注錨桿間、排距1800mm×1800mm，視其圍巖移近量而定（復注錨桿數量預計為一次注漿錨桿數量的60%）。

（6）注漿錨桿外漏長度必須滿足安裝快速接頭及復噴的需求。

5 注漿效果

在注漿加固巷道中布置4個表面位移測站，測站采用十字星布點法布置和測量。

表3 觀測結果

三個月后，對試驗巷道進行表面觀測見表3。對比表明，巷道兩幫移近量最大為52mm，頂板最大下沉量為22mm，滿足了巷道安全使用的需要。

6 結語

采用錨注支護對153采區軌道下山進行支護加固后，有效解決了巷道圍巖破碎時的支護難題，防止巷道出現嚴重破壞，降低了勞動強度，大大改善了礦井安全狀況。