【摘要】介紹了易風(fēng)化碳質(zhì)頁(yè)巖頂板支護(hù)技術(shù)，通過(guò)對(duì)碳質(zhì)頁(yè)巖頂板破碎形式、形態(tài)及特點(diǎn)的研究，提出低、高壓注漿增加頂板層整合性和粘合力的解決方案，以達(dá)到增加巷道支護(hù)強(qiáng)度，減少巷道維護(hù)頻率，緩解頂板下沉速度的目的。通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐，充分證明了碳質(zhì)頁(yè)巖經(jīng)低、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后可以有效解決巷道頂板下沉的問(wèn)題，為煤礦安全開(kāi)采提供了技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】支護(hù)；低壓；高壓；注漿

引言

隨著支護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，錨桿、錨索支護(hù)方式已經(jīng)較為普遍，成功應(yīng)用于煤、巖各類巷道，但是在深部高應(yīng)力、松軟破碎圍巖、沿空掘巷等條件下，支護(hù)面臨新的困難。

根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2011年國(guó)有重點(diǎn)煤礦發(fā)生的頂板事故占所發(fā)安全事故的比例達(dá)30%以上，頂板事故的發(fā)生頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其他安全事故。為此，探索煤礦頂板支護(hù)技術(shù)是解決頂板事故發(fā)生的重要手段。山西晉煤集團(tuán)岳城煤礦在1304（上）采面布置過(guò)程中遭遇碳質(zhì)頁(yè)巖煤巷頂板，頂板支護(hù)面臨技術(shù)難點(diǎn)，采用普通錨網(wǎng)錨桿聯(lián)合支護(hù)方式不能有效解決頂板下沉問(wèn)題，經(jīng)技術(shù)攻關(guān)，礦方?jīng)Q定采用低、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)方式增加頂板支護(hù)強(qiáng)度，通過(guò)技術(shù)實(shí)踐，有效解決頂板支護(hù)問(wèn)題，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。

一、復(fù)雜條件巷道支護(hù)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.深部高應(yīng)力巷道支護(hù)難題

1.1采深對(duì)巷道影響較為明顯，同一礦井中相近賦存條件的巷道對(duì)采深變化很敏感，在淺部能夠使用的技術(shù)應(yīng)用到深部，支護(hù)效果很差。

1.2巷道持續(xù)變形，流變、蠕變已成為深井巷道變形的主要特征。

1.3工作面開(kāi)采加劇了巷道圍巖變形，采深越大，影響程度越強(qiáng)烈。

1.4巷道從使用期間維護(hù)困難已發(fā)展到掘進(jìn)期間維護(hù)困難，維護(hù)周期變短，單一的錨桿、錨索支護(hù)手段不能適應(yīng)深井巷道的變形。

1.5深部巷道頂板冒頂頻率增加，作業(yè)環(huán)境安全狀況較差。

2.松軟破碎圍巖巷道支護(hù)難題

2.1松軟破碎圍巖巷道，地壓基本上屬于變形地壓，局部地區(qū)存在松散地壓，膨脹性巖體內(nèi)存在膨脹地壓。變形地壓包括彈性變形、塑性變形、破裂面的產(chǎn)生和沿結(jié)構(gòu)面的擠壓錯(cuò)動(dòng)、膨脹巖體遇水膨脹等。巖性和巖體結(jié)構(gòu)的差異決定了各種變形及其對(duì)支護(hù)的影響也不相同，特別是膨脹巖體的支護(hù)屬于世界性難題。

軟巖巷道變形有如下特點(diǎn)：

2.1.1來(lái)壓快、壓力強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

2.1.2壓力分布不均勻，塑性變形大，具有明顯的流變性質(zhì)，很容易產(chǎn)生松散地壓。

2.1.3隨著巷道的擴(kuò)修，圍巖松動(dòng)破壞范圍逐漸擴(kuò)大，進(jìn)一步加速變形，巷道支護(hù)更加困難。

3.沿空掘巷支護(hù)難題

沿空掘巷技術(shù)的推廣能夠有效減少煤炭資源的損失，但煤柱尺寸的減小，導(dǎo)致采空區(qū)側(cè)媒體松散，整體強(qiáng)度減小，巷道幫鼓加??；并且由于關(guān)鍵巖層的破斷、回轉(zhuǎn)和下沉，錨固區(qū)外出現(xiàn)離層區(qū)域的可能性加大，安全狀況較差。

二、低、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)介紹

低壓淺鉆孔注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)是指沿巷道頂板和煤幫施工淺鉆孔，采用低壓注漿泵將調(diào)配好的水泥漿注入巷道頂板和煤幫破碎區(qū)域較大的空隙，在巷道圍巖四周形成一道阻隔，有效整合巷道煤幫和頂板，為高壓鉆孔注漿奠定施工基礎(chǔ)。

高壓深鉆孔注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)是指在低壓淺鉆孔注漿補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)巷道煤幫和頂板破碎區(qū)進(jìn)行整合，形成一定強(qiáng)度的巷道維護(hù)技術(shù)。高壓噴射注漿技術(shù)具有適用范圍廣、施工簡(jiǎn)便、安全可靠、樁身強(qiáng)度大、材源廣、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑物地基加固、地基處理、防滲止水、邊坡防護(hù)和治理、堤壩防滲等方面，在國(guó)內(nèi)外得到推廣和應(yīng)用。

低、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于隧道施工和建筑基樁等工程活動(dòng)中，在煤礦巷道支護(hù)方面還未見(jiàn)應(yīng)用，通過(guò)技術(shù)比較發(fā)現(xiàn)，煤巷支護(hù)可參考該技術(shù)對(duì)巷道支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)充，有效防范巷道變形和頂板事故。

三、技術(shù)應(yīng)用

岳城礦在1304（上）采面工作面布置過(guò)程中遭遇碳質(zhì)頁(yè)巖煤巷頂板，受前后工作面兩次采動(dòng)影響，巷道變形嚴(yán)重，需對(duì)巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。經(jīng)過(guò)時(shí)長(zhǎng)7個(gè)月的低、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，有效的扭轉(zhuǎn)了巷道變形快的困難局面，為工作面安全回采奠定了良好的工作基礎(chǔ)。

四、低壓淺鉆孔注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)處理過(guò)程

①沿巷道頂板和煤幫施工淺鉆孔；②預(yù)埋注漿管；③保障注漿管預(yù)埋在淺鉆孔注漿區(qū)域位置；④底壓注漿；⑤凝固。

1.施工準(zhǔn)備

首先要明確現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)的各道工序負(fù)責(zé)制，并委派專業(yè)工程師對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行全程不間斷的監(jiān)督及管控，保證處理質(zhì)量。其次是準(zhǔn)備好鉆孔、壓漿等機(jī)具，以保證鉆孔、壓漿作業(yè)。

2.低壓淺注漿孔布置

圍巖水泥淺孔注漿鉆孔全部采用五花布置，鉆孔排距2000mm，孔深全部2500mm。13032巷圍巖淺孔水泥注漿孔布置如圖1所示。

3.注漿方式

埋孔口注漿管，孔內(nèi)下射漿管，射漿管長(zhǎng)度1.5m，全長(zhǎng)一次注漿。

4.成孔

頂板使用MQT120錨索鉆機(jī)打孔，鉆頭直徑36mm；兩幫煤層注漿孔使用ZQS-35手持式氣動(dòng)鉆機(jī)，配38mm螺旋鉆桿、43mm鉆頭打孔，下扎鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)打孔，鉆頭直徑為56mm；打孔過(guò)程中如果成孔困難需要采用自鉆式注漿錨桿進(jìn)行打孔，配套鉆機(jī)為YT28鑿巖機(jī)，鉆頭直徑為42mm。

5.注漿材料

水泥漿、水泥水玻璃雙液漿。

6.注漿及技術(shù)要求

注漿壓力1～2MPa，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。注漿施工過(guò)程中，必須保證注漿壓力，出現(xiàn)局部漏漿時(shí)采取相應(yīng)措施，堵漏或壓水后復(fù)注，漏漿嚴(yán)重導(dǎo)致停注的區(qū)域補(bǔ)打注漿孔。

五、高壓深鉆孔注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)處理過(guò)程

低壓淺孔注漿完成3天后，水泥凝固后方可開(kāi)始高壓水泥注漿。

1.注漿孔布置

圍巖水泥深孔注漿鉆孔全部采用五花布置，鉆孔排距2000mm，頂板注漿鉆孔孔深6000mm，兩幫注漿鉆孔深度5000mm，深孔注漿鉆孔布置在兩排淺孔注漿鉆孔中間。13032巷深孔水泥注漿孔布置如圖2所示。

圖2 高壓深注漿孔布置

2.注漿方式

埋孔口注漿管，孔內(nèi)下射漿管，6000mm鉆孔射漿管長(zhǎng)度5000mm，5000mm鉆孔射漿管長(zhǎng)度4000mm，全長(zhǎng)一次注漿。

3.成孔

頂板使用MQT120錨索鉆機(jī)打孔，鉆頭直徑36mm；兩幫煤層注漿孔使用ZQSj-90/2.4A手持式氣動(dòng)（防突）鉆機(jī)，配42mm螺旋鉆桿、44mm鉆頭打孔，下扎鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)打孔，鉆頭直徑為56mm；打孔過(guò)程中如果成孔困難需要采用自鉆式注漿錨桿進(jìn)行打孔，配套鉆機(jī)為YT28鑿巖機(jī)，鉆頭直徑為42mm。

4.注漿材料

水泥漿、水泥水玻璃雙液漿。

5.注漿壓力及施工技術(shù)要求

注漿壓力4～6MPa，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。注漿施工過(guò)程中，必須保證注漿壓力，出現(xiàn)局部漏漿時(shí)采取相應(yīng)措施，堵漏或壓水后復(fù)注，漏漿嚴(yán)重導(dǎo)致停注的區(qū)域補(bǔ)打注漿孔。

六、結(jié)論

1、通過(guò)低壓淺孔注漿可有效整合巷道頂板及煤幫的破碎圍巖整體性，形成封閉通道。

2、通過(guò)高壓深鉆孔注漿可有效整合巷道頂板及煤幫受壓區(qū)域的圍巖，使巷道周?chē)鷩鷰r與水泥漿形成澆筑凝固物，保障巷道可抗拒一定圍巖壓力，保障巷道完好性。

3、通過(guò)底、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式可有效防止巷道變形，降低巷道維護(hù)成本。

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作者簡(jiǎn)介

萬(wàn)海鑫（1973-），男，籍貫：山西晉城市澤州縣，本科，工科學(xué)士學(xué)位，專業(yè)：采礦工程，職稱：采煤工程師，現(xiàn)任山西省晉城市晉煤集團(tuán)沁秀煤業(yè)有限公司岳城煤礦安全副礦長(zhǎng)，研究方向：采煤。