張亞楠 王姍姍

摘要：本文結(jié)合鶴煤八礦的實際情況和3004巖中巷的工程地質(zhì)條件，對深部破碎巷道支護工藝進行了全面探索與研究。

關(guān)鍵詞：二次支護 深部圍巖 錨索錨注 耦合加固

隨著淺部資源的逐漸減少和枯竭，地下開采的深度越來越大?，F(xiàn)階段，國內(nèi)煤礦采深以8～12m/a的速度增加，預(yù)計未來二十年，開采深度將達到八百到一千米。國內(nèi)幾大礦區(qū)目前陸續(xù)實現(xiàn)了深部開采，在淺部屬于硬巖的巖層，深部為軟巖巖層，巷道圍巖的穩(wěn)定差，井下作業(yè)人員的人身安全得不到保障。

目前，國內(nèi)礦井軟巖巷道支護常因軟巖的力學(xué)特性復(fù)雜且難以掌握而問題百出，礦產(chǎn)單位也因此蒙受了巨大的經(jīng)濟損失。其中，很多巷道受多種復(fù)雜高應(yīng)力的影響而出現(xiàn)持續(xù)的變形破壞，軟巖的復(fù)雜性使礦產(chǎn)單位很難全面地掌握變形成因，所采取的補救措施不具有實效性。隨著地應(yīng)力增大，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，深部巷道支護條件也越來越苛刻。圍巖變形情況已超出了單一支護或聯(lián)合支護的可控范圍，變形嚴(yán)重的巷道即使反復(fù)支護維修也無濟于事，給礦井的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。本文結(jié)合鶴煤八礦3004巖中巷的工程地質(zhì)條件進行探索和研究。

1 工作面概況

鶴煤八礦3004巖中巷位于八礦三水平中央采區(qū)，是為3004工作面服務(wù)的一條巖中巷，其位于礦井深部，煤層底板標(biāo)高為：457m～535m，地面標(biāo)高為：136m，埋深：539m～671m。在高圍巖應(yīng)力的影響下，此巷道變形十分嚴(yán)重，特別是3004工作面下順槽出煤橫川口向北50m，由于受3004工作面的采動影響，是反復(fù)維修的一段施工巷道。3004工作面由北向南推進，現(xiàn)階段下安全口距出煤橫川口只有70m，上覆巖層受采動影響，在高圍巖應(yīng)力的作用下，巷道變形嚴(yán)重，維修困難。

3004工作面位于三水平中央采區(qū)工作面，煤層為二疊系山西組二1煤層，工作面走向長200m，傾斜平均長125m，煤層傾角為28°，二1煤層走向NE轉(zhuǎn)向NW，傾向SE轉(zhuǎn)向NE，工作面開采煤層為二疊系山西組二1煤層，層位穩(wěn)定。偽頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為0.3m，層狀結(jié)構(gòu)，較易脫落，局部為石英砂巖，堅硬；直接頂為泥巖，厚度為3.0m，深灰色，性脆，較致密，含植物化石碎片，具滑面。老頂為中粒砂巖，厚度2.6m，深灰色，中粒，以石英為主，層面含炭質(zhì)及白云母碎片，具波狀層理，裂隙充填方解石脈。直接底為泥巖，厚度1.25m，深灰色，含植物化石碎片。老底為細粒砂巖，厚度5.3m，深灰色，細粒，成分以石英為主，次為長石，含白云母碎片及泥質(zhì)條帶，層面含炭質(zhì)，具交錯層理，裂隙充填方解石脈。

2 支護方案

下圖1為3004巖中巷斷面示意圖。巷道埋深665m。筆者綜合分析了高應(yīng)力軟巖破壞機理，并開展了力學(xué)模型研究及數(shù)值研究計算。巷道一次支護設(shè)定為強力錨網(wǎng)噴，薄弱部位二次支護采用預(yù)應(yīng)力注漿錨索錨注耦合增強的組合加固。

2.1 頂板兩幫加固。加固頂板兩幫宜采用直徑124mm、間排距3m、長度頂部為3×7000，拱腳2×5000的錨索。按照強度要求選擇合適的錨具，錨固形式為樹脂錨固與注漿錨固，錨固長1m。其他部位的錨固形式為錨索專用水泥漿全長錨固。鉆孔時，孔口與孔內(nèi)的直徑分別為42mm、32mm。托板所用12#槽鋼長約0.7m，鋼板規(guī)格為120mm×100mm×10mm。頂肩部輔以軸向方向布設(shè)的鋼筋梯，拱腳鋪設(shè)全斷面的槽鋼。采用6～8根長150mm～220mm、Φ15mm排距3m的注漿錨桿加固頂板兩幫，以提高頂板強度。

2.2 底腳加固。在兩底腳分別布設(shè)一根直徑22×3000的高強錨桿和直徑15×3000的注漿錨桿共同加固補強，兩錨桿間隔布置，排距1m，呈45°水平夾角。

3 施工工藝

3.1 施工設(shè)備

3.2 修復(fù)巷道施工工藝。清理剝離危石，按規(guī)定尺寸刷大斷面→初噴7cm厚混凝土找平→裝設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索、底腳高強錨桿→復(fù)噴8cm混凝土→鉆孔→裝設(shè)注漿錨桿→注漿（一次注漿壓力2Mpa，不良部位注漿壓力2.5MPa）→濃漿復(fù)注（二次注漿壓力為2～3Mpa）。

3.3 技術(shù)參數(shù)。一次注漿與二次注漿所用注漿泵分別為雙液氣動注漿泵和單液氣動注漿泵。注漿時，可在漿體中摻入適量的早強劑、懸浮劑、防析水，確保漿體早期強度達到設(shè)計要求，避免圍巖固注漿引起變形。注漿時采用600#普通硅酸鹽水泥，水灰比設(shè)定為0.7～1.0。滲漿部位加入水玻璃雙液注漿封堵。

4 技術(shù)要求

4.1 注漿工藝技術(shù)要求嚴(yán)格，所有操作工人一律持證上崗，且必須經(jīng)過嚴(yán)格的崗前培訓(xùn)，熟悉注漿工藝流程。

4.2 注漿前先檢查機械設(shè)備和操作人員是否到位，注漿設(shè)備試運行，檢查其運行狀態(tài)是否正常。如發(fā)現(xiàn)機械故障，應(yīng)立即上報上級主管，力求在開工前解決問題，確保注漿時一次成型。

4.3 仔細檢查注漿的管路系統(tǒng)，及時更換老化、破損的零部件。如果接頭、閥門的質(zhì)量達不到設(shè)計要求，注漿時很可能在高壓的作用下發(fā)生脫扣等故障。

4.4 注漿后，徹底接通洞外的管路用清水試壓。試壓過程中及時排除接頭漏水或管路不通等故障，以免注漿時因管路元件故障影響注漿質(zhì)量。

4.5 注漿過程中，如果管路和注漿泵內(nèi)摻入碎渣等雜物，很容易造成注漿管堵塞，為避免這一問題產(chǎn)生，注漿前應(yīng)徹底清理管路或注漿泵，以免設(shè)備內(nèi)摻入雜物拖延注漿進度。

5 注意事項

①注漿所用水泥材料不宜摻雜雜物，且質(zhì)量達標(biāo)，不結(jié)塊。拌和時混合料中不宜摻入碎紙等雜物，而且水玻璃也要干凈無雜物。②為避免拌和過程中摻入雜物，拌和混合料前必須徹底清洗清水桶、儲漿池和攪拌機，確保設(shè)備內(nèi)無碎渣。③在注漿泵的吸漿管上加設(shè)過濾漿液的過濾設(shè)施（如籠頭、過濾網(wǎng)）。④連接注漿管路的過程中，必須用清水沖洗注漿管，沖洗時接通管路，防止管路內(nèi)存在廢渣等雜物。⑤在注雙液漿的過程中，正確的設(shè)備啟動順序是先開水泥漿泵，再開水玻璃泵，以確保管路通暢。注漿完成時，關(guān)停注漿設(shè)備的順序與啟動順序反向操作。封孔、完成注漿后，必須在管路內(nèi)余漿凝結(jié)前徹底沖洗管路，以免造成管路堵塞。⑥注漿時，指派專人徹底沖洗拆掉不用的閥門或接頭，以便于下次使用。⑦注漿時，不定時地查看經(jīng)混合器混合后液漿的凝膠時間，如凝膠時間與規(guī)定時間不符，盡快查明緣由，采取糾正措施，以免影響注漿效果。⑧注漿時應(yīng)統(tǒng)一調(diào)度，前后配合，保證一次成型，確保注漿效果達到預(yù)期要求。⑨指派專職電工監(jiān)督注漿過程，以及時解決電路或機電設(shè)備故障，以免因機電故障影響注漿進度。⑩注漿作業(yè)完畢后，所有機具設(shè)備，特別是攪拌機、注漿管、接頭、閥門、儲漿池等，都應(yīng)認真清洗干凈，收好以后，撤出洞外。還應(yīng)及時進行檢查保養(yǎng)，使其處于良好狀態(tài)，以備下段注漿使用。

6 小結(jié)

6.1 采用巷道一次支護為強力錨網(wǎng)噴；二次支護為在不良部位采用預(yù)應(yīng)力注漿錨索錨注耦合增強的組合加固，在變形區(qū)、冒落區(qū)等大面積冒落破壞區(qū)采用錨注加錨棚支護系統(tǒng)。

6.2 錨桿阻力一般在支護后的10天左右增長較快，然后增長較慢，在不良部位處錨桿受力大，其它部位受力較小，單靠錨桿支護很難控制圍巖變形，所以，必須在不良部位施加錨索，錨注補強以重新達到平衡。

6.3 圍巖的塑性圈厚度在2.0m～3.0m 范圍內(nèi)，采用長度為2.4～3.0m高強度樹脂錨桿和注漿錨桿是合理的。

參考文獻：

[1]何滿潮.深部開采工程巖石力學(xué)的現(xiàn)狀及其展望[J].科學(xué)出版社，2004.

[2]周宏偉，謝和平等.深部高地應(yīng)力下巖石力學(xué)行為研究進展[J].力學(xué)進展，2005.

[3]劉高，聶德新等.高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形破壞研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2000.

作者簡介：張亞楠（1986-），男，河南?？h人，助理工程師，2010年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，現(xiàn)從事采煤技術(shù)管理工作。