李振環(huán)

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

1 概述

趙樓煤礦7303 綜放工作面東鄰一采區(qū)與七采區(qū)邊界，距一采區(qū)1304 工作面最近距離為120 m；南距設(shè)計的7305 工作面140～145 m；西距七采區(qū)回風(fēng)巷220 m，距二集輔助巷下段174.8 m；北鄰7301 工作面，設(shè)計沿空煤柱4.5 m。7303 工作面所采3 煤層煤厚6.4～8.2 m，平均7.2 m，內(nèi)生裂隙發(fā)育，f為0.8～2.3，平均1.6。7303 切眼采用先導(dǎo)后刷的方式進(jìn)行施工，巷道凈寬8.8 m，凈高3.8 m，設(shè)計采用錨網(wǎng)索配合29U 型鋼梁聯(lián)合支護(hù)，沿巷道走向支設(shè)兩路液壓單體支柱進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。巷道頂板采用Φ22 mm×2400 mm 的MSGLW-500 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為730 mm×800 mm；巷道幫部采用Φ20 mm×2000 mm 的MSGLW-500高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，排距800 mm；頂板施工Φ22 mm×6200 mm 錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，間排距為1600 mm×1600 mm。

2 切眼復(fù)合頂板控制難點分析

7303 切眼導(dǎo)硐頂板為3 煤夾矸層，巖性為泥巖，其上為3上煤，圍巖強(qiáng)度低，完整性差，錨索無法錨固于3 煤頂板砂巖層位，不能達(dá)到兗礦煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范中“錨索設(shè)計錨固力不小于180 kN，設(shè)計長度應(yīng)確保錨固到穩(wěn)定巖層中的長度≥1.0 m”的要求，巷道穩(wěn)定性受到嚴(yán)重威脅。

綜合分析該段巷道圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)巷道頂板3 煤夾矸與3 煤界面處離層量大，該薄弱面為巷道頂板穩(wěn)定性控制的關(guān)鍵因素，后續(xù)補強(qiáng)支護(hù)方案重點是改善結(jié)合面處巖石力學(xué)性質(zhì)。在觀測階段，巷道頂板變形量持續(xù)增加，說明巷道原有支護(hù)體系不能滿足巷道穩(wěn)定性要求，頂板錨桿無法控制巷道頂板3 煤夾矸及3 煤層之間離層。根據(jù)懸吊理論分析，整體控制巷道頂板穩(wěn)定的關(guān)鍵因素為頂板錨索，后續(xù)補強(qiáng)支護(hù)方案中高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力錨索是確保巷道頂板穩(wěn)定的關(guān)鍵控制點，錨索長度也應(yīng)該在原支護(hù)方案的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加，確保錨固端穿越頂板圍巖離層發(fā)育區(qū)。對觀測到的離層區(qū)及其附近圍巖進(jìn)行注漿充填，改善頂板圍巖松碎區(qū)圍巖力學(xué)性質(zhì)也是預(yù)防巷道進(jìn)一步變形的關(guān)鍵。

根據(jù)采區(qū)地應(yīng)力實測數(shù)據(jù)，巷道施工位置最大水平主應(yīng)力35.5 MPa，方向與該巷道近似垂直，對巷道穩(wěn)定性也是一大不利因素。

3 切眼復(fù)合頂板控制

綜合以上分析，切眼巷道補強(qiáng)支護(hù)的關(guān)鍵包括兩點，分別為：采用大長度高強(qiáng)錨索將支護(hù)體系與深部穩(wěn)定巖層聯(lián)系為一個整體；采用注漿工藝改善圍巖力學(xué)參數(shù)，提高巷道圍巖自身抗形變能力。具體支護(hù)參數(shù)及形式如圖1、圖2，詳細(xì)支護(hù)要求如下：

圖2 全錨補強(qiáng)加固支護(hù)平面圖（mm）

1）對巷道頂幫變形收縮部分處理，保證切眼矩形斷面凈寬不小于8.8 m，凈高不小于3.8 m。

2）采用全長錨注支護(hù)技術(shù)進(jìn)行補強(qiáng)加固，采用高強(qiáng)度中空注漿錨索，MZM-70 型高強(qiáng)無機(jī)注漿料作為巷道煤巖松碎體改性材料。注漿時采用多輪順序注漿方式，將相鄰的注漿錨索分為兩組，先對其中一組錨索注漿，待漿液擴(kuò)散半徑穩(wěn)定后，再對另一組注漿錨索開展注漿作業(yè)，提升注漿效果，減少巷道表面破碎巖體漏漿量，提升深部圍巖漿液壓力，提升支護(hù)效果。

3）頂板采用高強(qiáng)度注漿錨索長度8300 mm，間排距2000 mm×1600 mm，每排2 根，配合規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm 的錨索托盤使用，每根錨索使用一支CKb2350 和兩支K2370 型錨固劑，配套鉆孔直徑42 mm。

4）注漿參數(shù)：采用MZM-70 型高強(qiáng)無機(jī)注漿錨固料作為注漿材料，水料比為1:3.5，注漿壓力不低于7 MPa，注漿時機(jī)為中空注漿錨索施工完成后3～5 d 內(nèi)。

4 應(yīng)用效果分析

在7303 切眼靠近運順側(cè)80 m 處施工窺視孔，驗證注漿材料擴(kuò)散效果。窺視孔選在注漿錨索中間位置，距離最近的注漿錨索間距不小于1.0 m。采用窺視儀進(jìn)行窺視，明顯可以發(fā)現(xiàn)注漿材料有效填充了巷道頂板內(nèi)部裂隙，增加了巷道頂板的完整性。

在7303 切眼補強(qiáng)支護(hù)段及原始支護(hù)段分別安設(shè)測點1、測點2，觀測巷道圍巖變形情況如圖3。

圖3 實測頂板下沉量圖

分析圖3 數(shù)據(jù)，采用高強(qiáng)度注漿錨索補強(qiáng)支護(hù)地點，巷道頂板下沉量快速穩(wěn)定，施工后第17 天巷道變形量為50 mm，第23 天變形量為81 mm，基本達(dá)到穩(wěn)定，觀測期內(nèi)最大下沉量85 mm。未采用高強(qiáng)度注漿錨索補強(qiáng)支護(hù)的原始支護(hù)地點，第55天巷道變形量為69 mm，第90 天巷道變形量為120 mm。在觀測期內(nèi)巷道變形量未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最大下沉量199 mm，且有持續(xù)增大的趨勢，說明巷道支護(hù)強(qiáng)度不足以滿足實際需求，需要對巷道進(jìn)行進(jìn)一步補強(qiáng)支護(hù)。

5 結(jié)語

通過在泥巖夾矸復(fù)合頂板巷道的現(xiàn)場試驗，中空注漿錨索注漿改性支護(hù)技術(shù)可有效改善泥巖夾矸復(fù)合頂板巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)，提高巷道圍巖自身承載能力，為礦井頂板安全管理和后期安全高效回采創(chuàng)造了有利條件。