注漿錨索在單軌吊巷過無炭柱的應用與研究

田 磊

（山西西山煤電股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052）

0 引 言

隨著煤礦井下裝備水平的不斷提升，礦井生產能力也有大幅度地提高，這就對礦井各運輸環節的運轉效率提出了更高的要求。單軌吊逐步廣泛應用于各礦的輔助運輸環節當中，能夠實現將地面作業人員、材料配件、機械設備直接運輸到工作面，具有體積較小、靈活機動、適應性強、運載能力大、連續高效、不受底板影響等一系列優勢。但是，單軌吊的懸吊要求必須保證巷道頂板支護效果。西銘礦48712 單軌吊巷在施工到560 m 時遇無炭柱并伴有裂隙水，因此為確保過無炭柱施工期間的安全，保證單軌吊懸吊質量，需要對該地段支護進行分析研究。

1 工作面概況

48712 工作面井下位于北七采區右翼。北鄰隨老母斷層；南鄰北七右翼集中巷；西鄰48710 采空區，間距15 m；東鄰48516 采空區，間距27 m。該面上覆2號煤為西銘礦西七盤區工作面所采；2 號煤與8 號煤層間距94 m，工作面北部上覆2 號煤局部為小窯所采。

48712 單軌吊巷設計長度1 553 m，回采時用于回風及進料。掘進工作面開掘8 號煤層48712 工作面頂底板情況見表1。

表1 4871 工作面頂底板情況表

2 巷道支護方案

2.1 正常段支護形式

48712 單軌吊巷正常段采用矩形斷面的形式，掘寬4.8 m，掘高3.8 m，掘進斷面積18.24 m2。頂板采用錨桿配合10 號鐵絲編織的內六邊形網聯合支護形式，頂錨桿規格為φ20 mm×1.8 m 礦用螺紋鋼錨桿，并配合MSK2380 型、MSCKb2360 型藥脂錨固劑各一卷錨固。頂錨桿矩形布置，間、排距為1.5 m×1.5 m。幫錨桿規格為φ20 mm×1.8 m 螺紋鋼錨桿，采用3排矩形布置掛金屬網，戴1 個井字托片與方片護幫；間距1.5 m，排距1.4 m，上排距頂板0.3 m，錨固劑配比同頂錨桿，48712 單軌吊巷正常段支護見圖1。

圖1 48712 單軌吊巷正常段支護示意圖

2.2 過無炭柱段支護形式

48712 單軌吊巷過無炭柱段采用梯形斷面的形式，上寬4.3 m，下寬5.4 m，掘高3.8 m，掘進斷面積18.43 m2。48712 單軌吊巷在過無炭柱時，配合11 號礦用工字鋼架棚支護，棚梁長4.2 m、棚腿長3.8 m，棚距0.8 m。具體方法：每架棚子設6 根長為1.4 m、成品小破板構頂，左右壓梁頭各1 根，其余均勻分布并鋪設金屬頂網；頂網規格1.0 m×4.4 m。設4 根長為0.8m、寬度為70 mm、厚度為50 mm 的成品撐木，分別支設在2 梁頭棚腿槽內和棚口向下1.0 m 處；每幫用4 根構木攀幫，緊貼棚口設1 根，從梁口向下0.8 m和1.6、2.4 m 處各設1 根，頂網要鋪至2 梁頭下1.0 m 處并用構木壓緊貼幫嚴實。采用2 根5.0 m 長的11號礦用工字鋼梁托棚梁作前探梁，每根前探梁用3 個卡梁式懸吊器吊掛，前探梁間距3.0 m。

過無炭柱架棚頂部增打3 根4.0 m 注漿錨索，間距1.5 m、排距1.6 m，緊跟工作面。兩幫各增打1 根，間距1.6 m。頂板采用錨桿配合10 號鐵絲編織的內六邊形網聯合支護形式，頂錨桿規格為φ20mm×1.8m礦用螺紋鋼錨桿配MSK2380 型、MSCKb2360 型藥脂錨固劑各1 卷錨固。頂錨桿矩形布置，間、排距為1.5 m×1.5 m。幫錨桿規格為φ20 mm×1.8 m 螺紋鋼錨桿3 排矩形布置掛金屬網，戴1 個井字托片與方片護幫；間距1.5 m，排距1.4 m，上排距頂板0.3 m，錨固劑配比同頂錨桿。圖2 所示為48712 單軌吊巷過無炭柱段支護示意圖。

圖2 48712 單軌吊巷過無炭柱段支護示意圖

3 施工方法

48712 單軌吊巷過無炭柱時，利用EBZ-260（A）型掘進機進行開掘作業，配合SJ-80 型帶式輸送機；循環作業進度縮減到0.8 m，其中最大、最小控頂距分別為1.2、0.4 m。每掘完1 個循環，先進行臨時支護；再進行永久支護。

過無炭柱期間如出現較硬巖層，致使掘進機無法截割時，采用放震動炮輔助施工。通過YTP-28 型高頻風鉆進行打設炮孔，炸藥選用礦用Ⅲ級乳化炸藥，配合礦用毫秒延期雷管進行1 次爆破作業，采用EBZ-260（A）型掘進機清除煤碴。循環作業進度與其中最大、最小控頂距與機掘情況一致。

4 注漿錨索施工流程

施工流程：①按間排距鉆孔→②壓風掃孔→③安裝注漿錨索及止漿塞→④安裝托盤張拉預緊→⑤安裝球形閥及注漿管→⑥檢查頂板完整性及裂隙發育程度→⑦噴漿（如巷道表面有裂隙）→⑧開泵攪拌配漿并注漿（緩慢增壓）→⑨達到注漿參數時停止注漿→⑩30 min 后卸下球形閥；但不要過分用力，只要托盤貼緊巷壁，用板手上緊螺母即可。

5 中空注漿錨索施工工藝

5.1 施工準備要求

1）在裝卸中空注漿錨索時，現場對其保持小心輕放，避免對錨索尾部造成損壞，進而影響其注漿效果。

2）在巷道運輸中空注漿錨索時，應保持錨索的表面清潔，避免粘滿錨索的泥、灰、煤粉和水等雜質，影響錨索與樹脂、注漿液的粘結，以防止雜質阻塞錨索的出漿口。

3）現場在運輸中空注漿錨索時，可以讓其在一定程度上發生彎曲，但其彎曲半徑必須保持在1.5 m 以下，因為若其彎曲半徑過大，將會引起其注漿管發生折曲或者變形，嚴重時中空管擠出注漿口，造成錨索施工困難甚至出現錨索報廢問題。

4）此外，現場作業時還必須提前備好注漿工作時所必須的長螺絲刀、扳手、管鉗、鋼絲刷、棉紗等工具，以應用現場作業時各種狀況。與此同時，在掘進工作面的迎頭、巷道低洼處打設水窩，配備足夠的排水泵等設備，以疏排無炭柱構造段出水和注漿作業用水。

5.2 鉆注漿錨索孔

1）根據支護方案，采用頂板錨桿鉆機、支腿式幫錨桿鉆機分別打設頂板及兩幫的錨索鉆孔，要求孔徑匹配所使用的錨索。

2）鉆孔位置盡量將圍巖表面處理平整，同時保證注漿錨索托盤安裝后不會覆蓋錨桿、托盤等已有材料，不得選擇破裂面邊緣施工，否則會無法封嚴孔口造成注漿時漏漿。

3）鉆孔開孔時，不得開水，待鉆頭完全進入煤體或巖體內后，再開水閥門。防止過早開水將孔口煤體或巖體沖散，孔徑增大，形成喇叭口。

4）要求所有鉆孔的打設盡量同巖壁保持垂直，以保證張拉錨索時良好的注漿效果。在圍巖較為破碎的情況下，鉆孔孔口極易成為喇叭形，此時應當采用預先現場備好的紗布配合橡膠止漿塞，達到保證良好注漿效果的目的。最后必須做好封孔工作，因為封孔質量將對注漿作業的效果造成直接影響。

5）掌握好鉆孔深度，誤差在50 mm 之內，以防外漏太長，造成封孔長度不夠，或外漏太短，無法進行張拉操作。

6）鉆機打設錨索孔按照由頂板到兩幫的順序進行，其中頂板先打設中間錨索孔再到兩側錨索孔，兩幫先打設上部錨索孔再打設下部錨索孔。

5.3 安裝注漿錨索

1）鉆孔后，立即進行中空錨注錨索的安裝工作，以防塌孔，無法安裝。

2）安裝之前計算樹脂錨固劑錨固長度，不得超過1.2 m，中空錨注錨索出漿口位于錨索前端1.5 m 處，錨固長度過長會阻塞出漿口，無法出漿。

3）中空注漿錨索安裝之前檢查索體本身表面清潔，避免錨索粘滿泥、灰、煤粉、油和水影響錨索與樹脂和注漿液體的粘結效果，特別是出漿口位置不得堵塞，保持出漿暢通。

4）用中空錨注錨索將樹脂錨固劑頂入孔內，不得用力過猛，以防樹脂錨固劑提前破裂。待樹脂錨固劑被頂入孔底之后再用鉆機攪拌錨索，在攪拌過程中也不宜用力過猛，防止攪斷錨索鋼絲焊接口。

5）現場按照設計要求對錨索孔的排距、角度和深度等技術參數進行嚴格控制，在錨索錨固30 min 達到其錨固強度之后，再對其完成張拉、固定的作業工序，保證其預緊力不能小于100 kN；且各錨索的預緊力應保持一致。現場若出現錨索安裝不合格、注漿作業不成功等情況，必須及時在該錨索孔周圍補打錨索并保證其合格有效。

5.4 封 孔

1）待樹脂錨固劑完全錨固之后進行封口工序。

2）封口之前先檢查孔口形狀及孔口表面平整度。將孔口凸起煤塊或巖石清除，防止托盤封口不嚴。

3）封口時將塔狀止漿塞穿入中空錨注錨索內，使用推管將其與錨索錐狀止漿塞緊密頂緊，使其充滿孔洞，實現止漿。

4）止漿塞安裝完畢后安裝托盤、鎖具，進行張拉工序，保證托盤貼近煤面或巖面。

6 結束語

通過注漿錨索在西銘礦48712 單軌吊巷過無炭柱構造地段的應用，保證了現場支護效果，滿足了單軌吊設備懸吊要求，達到了井下輔助運輸安全高效運行的目的，取得了良好的經濟技術效果，對西銘礦類似條件下單軌吊巷過無炭柱等頂板軟弱情況具有積極的推廣意義和實際參考價值。