韓熠梁

摘 要：在煤礦的生產(chǎn)過程中，巷道容易受采動的影響而產(chǎn)生變形，圍巖也會受到大范圍的破碎，因此支護難一直是困擾煤礦生產(chǎn)的一大難題，如何在復(fù)雜應(yīng)力條件下對巷道進行加固，成為了煤礦企業(yè)急需要解決的問題，本文以太原煤氣化龍泉煤礦為例，對其巷道的加固技術(shù)進行研究，以此來為其他煤礦的巷道加固提供參考。

關(guān)鍵詞：巷道失穩(wěn)；巷道加固；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.114

1 項目基本概況

龍泉煤礦，主采煤層為4#煤，屬氣煤煤，煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層較軟，有玻璃光澤。目前只有4202工作面回采，本工作面為一次采全高放頂煤回采工作面，地面標(biāo)高約為1200m，井下標(biāo)高約為780m，采高3.5m，放頂煤3.0m，工作面平均走向長度為2400m，工作面傾斜長度250m。

龍泉煤礦井下有北一回風(fēng)大巷、北二回風(fēng)大巷、北膠帶大巷、北輔運大巷四條主要大巷，服務(wù)于礦井下料、提升和通風(fēng)等各系統(tǒng)。四條主巷沿南北方向布置，單巷長約1200m，西面為礦井工業(yè)廣場保護煤柱，東面為本礦回采工作面。由于四條主巷受采動影響，造成許多安全隱患。目前主巷礦壓顯現(xiàn)基本穩(wěn)定。本回采區(qū)域煤層頂板為2.54m左右的黑灰色粉砂巖、泥巖、極易冒落，不宜管理；底板為2.18m左右的深灰、黑灰色泥巖，受力后極易發(fā)生底鼓。

2 巷道失穩(wěn)的原因

2.1 巷道群之間的應(yīng)力影響

大巷掘出后，會發(fā)生應(yīng)力重新分布，在膠帶大巷左側(cè)與回風(fēng)大巷右側(cè)發(fā)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中系數(shù)達到1.95。由于相鄰大巷間煤柱寬度較小，膠帶與回風(fēng)大巷間煤柱上高應(yīng)力作用下產(chǎn)生的大量變形被膠帶大巷下山空間所吸收，導(dǎo)致掘巷后皮帶大巷周圍圍巖塑性區(qū)明顯增大，圍巖變形量較輔運、回風(fēng)大巷大。

2.2 采動對下山圍巖變形的影響

大巷掘出后受回采工作面開采的影響，回采產(chǎn)生的超前支承壓力與大巷周圍圍巖應(yīng)力疊加，導(dǎo)致大巷圍巖應(yīng)力重新分布，圍巖塑性區(qū)范圍進一步增大，應(yīng)力集中系數(shù)達到了2.55，大巷原有支護難以承受這么高的應(yīng)力。當(dāng)本礦4201工作面回采后，受超前支承壓力的影響，在大巷左側(cè)停采線煤柱上，應(yīng)力集中系數(shù)達到了2.55，巷道圍巖應(yīng)力再一次重新分布，圍巖再次破壞，塑性區(qū)范圍變的更大，使得下山支護環(huán)境更加惡化。

2.3 下山圍巖穩(wěn)定性差

大巷頂板為2.54m左右的黑灰色粉砂巖、泥巖、極易冒落，不宜管理。底板為2.18m左右的深灰、黑灰色泥巖，受力后極易發(fā)生底鼓，巷道翻修時經(jīng)過多次挑頂、刷幫、臥底，導(dǎo)致圍巖裂隙更加發(fā)育。

2.4 現(xiàn)有砌碹支護難以控制圍巖的強烈變形

首先砌碹屬于剛性被動支護體，可縮性差，不適應(yīng)受多次采動影響巷道的大變形。其次現(xiàn)有支護結(jié)構(gòu)本身不穩(wěn)定、支護形式又比較單一。同時砌碹支護碹體的強度不夠。

3 深井復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下巷道的加固技術(shù)

3.1 巷道圍巖充填、注漿加固

首先確認(rèn)巷道加固位置，由于頂部注漿加固及幫部注漿加固不能改善巷道圍巖應(yīng)力狀況，與無注漿加固情況相比，變化不明顯。因此對巷道進行全斷面注漿加固。

其次選擇ZKD高水速凝的注漿材料和電動雙液注漿泵的注漿設(shè)備。充填管采用鋁塑管，注漿管采用?20mm鋼管制作，注漿管長1.5m，外端加工30mm螺紋，注漿封孔長度為1.2m，在里段1.20m和1.35m位置處分別打直徑6mm的孔。

充填、注漿參數(shù)主要有：水灰比、注漿壓力、注漿量、充填孔、注漿孔布置等。其中水灰比考慮井下施工條件，漿液固結(jié)強度及材料消耗等因素，充填漿液的水灰比應(yīng)為1.8：1，注漿漿液水灰比應(yīng)為1.5：1。而注漿壓力，注漿壓力不能太大，以免破壞圍巖及料石碹，確定注漿壓力為1.5～2.5MPa，最大不超過3.0MPa。注漿量，要盡量保證裂隙充填滿的需要，注到不吃漿為止。注漿孔布置的原則主要是保證漿液盡可能多、均勻滲透到破碎圍巖中，根據(jù)注漿工程實踐，三條下山充填孔布置應(yīng)為：每2m布置1排，每排6個孔，頂部注漿孔布置與拱頂呈45°夾角，幫部注漿孔間距1000mm，孔徑42mm，注漿孔深2400mm。

最后是注漿。注漿時先制漿，高水速凝材料分為甲、乙料兩部分，兩種材料用量為1：1，需要甲乙料單獨攪拌，混合后15～20分鐘即凝固。充填時水：高水速凝材料=1.8：1，每次攪拌一桶用料8袋，加水720kg，注漿時水：高水速凝材料=1.5：1，每次攪拌一桶用料8袋，加水600kg。然后是封孔，詞用布袋封孔，長度為1.2m。緊接著封孔后，從下向上連續(xù)填充，注漿時，從幫部向頂部注漿。封孔后從下向上開始充填。由于向上充填，一旦充填管內(nèi)的高水速凝材料固結(jié)，該管即堵塞而報廢，因此，盡可能連續(xù)充填。注漿時，在封孔結(jié)束后從幫部向頂部開始注漿。

3.2 錨桿支護

注漿加固只能在圍巖的一定深度進行，對于受多次采動影響的巷道，還需要與錨桿、索支護共同維持巷道圍巖周邊的穩(wěn)定。因此，采取先注漿后采用錨桿支護相結(jié)合的方法，可以更加有效的提高支護效果。

對于復(fù)雜應(yīng)力巷道，應(yīng)采用高預(yù)應(yīng)力、強力錨桿組合支護，應(yīng)盡量一次支護就能有效控制圍巖變形與破壞，避免二次支護和巷道維修。首先選取20MnSi螺紋鋼錨桿，其次采用全長錨固來控制巷道的圍巖、錨桿長度選取2.4m，控制巷道圍巖的變形量、同時采用800*800mm的排距，間距為下山中軸線兩側(cè)30°位置，排距為2.4m，每隔三排錨桿打一排錨索，即有良好的支護效果，又能節(jié)約成本。

4 結(jié)論

綜上所述，巷道容易受采動的影響而發(fā)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象，影響著煤礦的開采作業(yè)，因此必須要對其進行加固。經(jīng)過本文分析，認(rèn)為對于復(fù)雜應(yīng)力條件下巷道加固，可以先采用先高水速凝材料充填、注漿加固后錨桿支護，不僅可以顯著提高巷道圍巖的支護效果，保證巷道的安全狀況，而且還降低了巷道維護成本、減輕了工人勞動強度，提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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