跨巷回采底板巖巷超前注漿加固技術(shù)的應(yīng)用

梁繼忠 孟 良

（淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司楊柳煤礦，安徽 淮北 235000）

底板巷道從開掘到報(bào)廢，由于上部煤層的采動(dòng)影響，引起圍巖應(yīng)力的反復(fù)重新分布，圍巖變形速度隨之變化。巷道圍巖變形要經(jīng)歷掘進(jìn)期間的明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，工作面跨越開采時(shí)引起圍巖強(qiáng)烈變形，然后又趨向穩(wěn)定[1]?？缦锘夭善陂g，巷道將順次受到跨采面的超前支承壓力和上覆巖層垮落的影響，劇烈影響范圍和程度與開采深度、圍巖的力學(xué)性質(zhì)及巷道與開采煤層的法向距離有關(guān)。通過分析跨采巷道破壞因素，提出了錨網(wǎng)索噴加注漿錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[2]。

1 工程概況

楊柳煤礦目前主要采掘活動(dòng)集中在107 采區(qū)和103 采區(qū)，礦井通風(fēng)方式為兩翼對角式。目前開采的10 煤層為突出煤層。礦井水文地質(zhì)類型為中等。103 采區(qū)總回風(fēng)道位于礦井103 采區(qū)（圖1、圖2），全長1700 m，分段施工坡度為：7°、8°、10°、13°、16°、18°下山、平巷段3‰下坡。巷道位于西風(fēng)井東北方向，從西風(fēng)井井底車場至103 采區(qū)回風(fēng)上山位置，地面為西風(fēng)井工業(yè)廣場和農(nóng)田，巷道上部為1031 工作面。巷道位于10 煤底板中，巖性以粉砂巖和細(xì)砂巖為主，泥巖次之，傾角5°～21°，平均傾角12°，巷道距10 煤法距11.1～39.8 m，底板距灰?guī)r16.4～41.3 m。

1031 工作面位于103 采區(qū)總回風(fēng)道上部，可采走向長度1167 m，傾斜長240 m，采用綜合機(jī)械化采煤工藝，全部垮落法管理頂板，工作面底板標(biāo)高-275.9～ -543.9 m。該工作面回采10 煤層，煤層厚度0.8～3.8 m，平均煤厚3 m，傾角2°～28°，平均13°。

2 存在的問題

103 采區(qū)總回風(fēng)巷距上覆1031 工作面的平距及法距都很小，受上覆煤層采動(dòng)影響較大，周期性影響更為明顯，圍巖容易破碎，在采動(dòng)高應(yīng)力的長期影響下，巷道的使用將受到嚴(yán)重影響。103 采區(qū)總回風(fēng)道作為礦井西翼總回風(fēng)大巷，必須采取措施減輕受動(dòng)壓破壞的程度，防止出現(xiàn)巷道嚴(yán)重變形、風(fēng)阻變大和通風(fēng)困難等問題，否則無法保證礦井安全 生產(chǎn)。

圖1 103 采區(qū)總回風(fēng)道平面圖

圖2 103 采區(qū)總回風(fēng)道剖面圖

3 超前注漿加固技術(shù)的應(yīng)用

3.1 加固范圍

加固范圍從1031 切眼向外150 m 開始至與103采區(qū)回風(fēng)上山連接處結(jié)束，共計(jì)1500 m，加固范圍內(nèi)103 采區(qū)總回風(fēng)道距離10 煤層法距18～40 m。

3.2 原支護(hù)形式

巷道斷面為直墻半圓拱形（圖3），原支護(hù)形式為錨網(wǎng)索噴支護(hù)。巷道斷面為凈寬×凈高=5000 mm×4000 mm。錨桿規(guī)格為Ф22 mm×2800 mm樹脂螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，錨桿間排距800 mm×800 mm，每根錨桿采用兩卷K2950 型樹脂錨固劑錨固，錨索鉆機(jī)打設(shè)的頂部錨桿每根采用兩卷K2550型樹脂錨固劑錨固，噴厚150 mm，強(qiáng)度C20。錨索規(guī)格為Ф17.8 mm×L6300 mm，間排距為2000 mm×2000 mm，按每排3 根布置，每根錨索采用兩卷Z2550 型樹脂錨固劑和一卷K2550 型樹脂錨固劑錨固。巷道全斷面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)采用Φ6.0 mm 圓鋼加工，長×寬=1700 mm×1000 mm，網(wǎng)格150 mm×150 mm，鋼筋網(wǎng)掛鉤式聯(lián)接并用不小于12#鐵絲捆扎，捆扎點(diǎn)間距300 mm。

3.3 注漿加固支護(hù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用“錨帶網(wǎng)索噴+深淺孔注漿”補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式。

支護(hù)材料：等強(qiáng)樹脂螺紋鋼錨桿規(guī)格Ф22 mm×2800 mm，頂幫中空組合注漿錨桿Ф22 mm×2800 mm，底板中空組合注漿錨桿Ф22 mm×2200 mm，注漿錨索Φ22 mm×6300 mm，硅酸鹽水泥，Z2950 型樹脂錨固劑，金屬網(wǎng)采用Ф6.0 mm 鋼筋加工，長×寬=1700 mm×1300 mm，網(wǎng)格尺寸100 mm×100 mm，4800 mm 長M4 型鋼帶，噴厚50 mm，強(qiáng)度C20。

圖 3 103 采區(qū)總回風(fēng)道原支護(hù)斷面圖

在原支護(hù)的空白處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，等強(qiáng)樹脂錨桿與注漿錨桿間隔布置。等強(qiáng)樹脂錨桿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)株排距1600 mm×1600 mm，每排7 根，頂幫注漿錨桿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)參數(shù)為株排距1600 mm×1600 mm，每排7 根，頂板沿巷道走向在正頂及兩肩窩布置三排鋼帶，間距1600 mm，鋼帶上等強(qiáng)樹脂錨桿與注漿錨桿交替布置，兩幫最下一根錨桿距巷道底板不超過300 mm，并向底板扎30°角以利于加固巷道兩幫底腳。巷道底板布置3 根Ф22 mm×2200 mm 注漿錨桿，株排距1300 mm×1600 mm，盡量垂直底板施工；錨桿托盤規(guī)格150 mm×150 mm，每根樹脂錨桿使用兩卷樹脂錨固劑，全斷面掛金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)由Ф6.0 mm 圓鋼編焊而成，規(guī)格為1700 mm×1300 mm，網(wǎng)孔規(guī)格為100 mm×100 mm，鋼筋網(wǎng)搭接須嚴(yán)實(shí)，搭接長度不小于100 mm。等強(qiáng)樹脂錨桿螺母擰緊力矩不小于300 Nm，錨桿錨固力不小于80 kN。注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)參數(shù)：巷道內(nèi)注漿錨索間排距為2000 mm×1600 mm，每排3 根，布置在原支護(hù)錨桿和補(bǔ)強(qiáng)用等強(qiáng)樹脂錨桿之間。

注漿材料選用普通P.O42.5#硅酸鹽水泥加水配置而成。注漿時(shí)采用自下而上、左右順序作業(yè)的方式，每斷面內(nèi)注漿錨桿自下而上先注底板及兩幫錨桿，再注拱、頂部錨桿，如圖4。

圖 4 103 采區(qū)總回風(fēng)道注漿加固支護(hù)設(shè)計(jì)斷面圖

4 施工質(zhì)量要求

（1）等強(qiáng)樹脂錨桿和注漿錨桿間排距誤差±100 mm，等強(qiáng)樹脂錨桿的托盤要緊貼巖面。

（2）頂板、幫部及肩窩錨桿與巖面的夾角≮75°，或垂直于巷道輪廓線，錨桿外露長度10～50 mm。

（3）錨桿錨固力不小于80 kN，壓力表讀數(shù)不小于20 MPa，扭矩不小于300 Nm。

（4）錨索每根配3 卷Z2950 型樹脂錨固劑，錨索孔深誤差控制在0～ +30 mm，預(yù)緊力不小于100 kN，錨固力不得小于200 kN，張拉儀讀數(shù)為37.5 MPa，外露長度在150～250 mm。

（5）錨桿布置方向應(yīng)與巷道輪廓線（或巖層主要層理面）垂直，錨桿角度≥75°，錨桿為矩形布置，安裝必須牢固，蓋板緊貼巖面，錨桿桿體外露螺母長度10～50 mm。錨桿眼深度必須與錨桿有效長度相匹配。保證錨桿布置成排成行，中頂錨桿必須沿中線布置，幫錨桿與巷道坡度一致。所有錨桿安裝前必須掃孔，掃凈眼內(nèi)碎渣，以保證錨固質(zhì)量。施工時(shí)，所有錨桿必須打一根、裝一根、緊固一根。

（6）嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行漿液配比，現(xiàn)場必須配備比重計(jì)進(jìn)行漿液濃度監(jiān)測。施工現(xiàn)場必須不得少于2 個(gè)帶有刻度標(biāo)志的漿液攪拌桶，嚴(yán)禁在1 個(gè)攪拌桶內(nèi)邊配邊注。注漿過程必須專人全過程跟班，注漿錨桿（索）編排編號、建賬掛牌管理。跟班人員要詳細(xì)填寫注漿臺賬，記錄漿液配比、注漿壓力、注漿量、漏漿、跑漿、巷道淋水等情況。

（7）注漿質(zhì)量要求。① 注漿參數(shù)：注漿材料選用普通P.O42.5#硅酸鹽水泥加水配置而成，水灰比為0.75～1:1（重量比）。② 注漿壓力：2.0 MPa，最大注漿壓力不超過3 MPa。③ 注漿時(shí)間：為防止注漿漿液在弱面擴(kuò)散較遠(yuǎn)，造成跑漏現(xiàn)象，在控制注漿壓力和注漿量的同時(shí)，必須掌握好注漿時(shí)間，一般為30～40 min，如果還注不滿，采取后期補(bǔ)注。④ 防跑漿措施：對于單孔而言，為確保合理注漿，當(dāng)相鄰孔一旦跑漿，要及時(shí)封住鄰孔或停止注漿，采用速凝水泥藥卷封孔，封孔長度800 mm。

（8）噴漿質(zhì)量要求。① 水泥選用標(biāo)號為P.O42.5級的復(fù)合硅酸鹽水泥，黃砂粒徑為大于0.35 mm 中粗砂，石子粒徑為5～15 mm，速凝劑為J85 型。噴砼料配比為水泥:黃砂:石子:速凝劑=1:2:2:0.04。② 噴砼強(qiáng)度均為C20，拌料工嚴(yán)格按配合比配料。噴漿工嚴(yán)格控制風(fēng)量和水量，槍頭距噴面控制在0.8～1.2 m。噴厚度不小于50 mm，噴后不得有蜂窩麻面，噴層表面平整密實(shí)，在1 m2范圍內(nèi)凸凹≯50 mm。

5 結(jié)論

（1）1031 工作面回采過程中，103 采區(qū)總回風(fēng)道巷道變形量不大，巷道受動(dòng)壓破壞程度明顯減輕，保證了采區(qū)正?；仫L(fēng)，確保了礦井的安全生產(chǎn)。

（2）采用“錨帶網(wǎng)索噴+深淺孔注漿”的超前加固圍巖治理技術(shù)，可以較好地控制受動(dòng)壓影響巖巷的破壞變形。