密集巷道布置影響下泵房加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

祁雨鵬

（晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 長治 046600）

密集巷道布置影響下泵房加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

祁雨鵬

（晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 長治 046600）

本文介紹了晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司盤區(qū)泵房受礦山壓力影響造成巷道破壞的原因，提出了二次錨網(wǎng)噴支護(hù)、底角加固、全斷面注漿加強(qiáng)支護(hù)措施，從現(xiàn)場實(shí)際效果觀察，巷道進(jìn)行了錨桿錨索及二次加固注漿之后，很好的控制了圍巖變形，保證了巷道的正常使用。

二次錨網(wǎng)噴支護(hù)；底角加固；注漿加固

1 概述

晉煤集團(tuán)最新建設(shè)的特大型礦井趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司的生產(chǎn)能力是600萬噸/年。這個(gè)公司的一系列硐室和巷道都在主采的3#煤層中布置，全部應(yīng)用噴漿、錨索、錨網(wǎng)梁組合成為支護(hù)系統(tǒng)。在煤礦生產(chǎn)建設(shè)不斷發(fā)展的影響下，有關(guān)的巷道與泵房都發(fā)生了一系列的破壞和變形，這體現(xiàn)為：有關(guān)的巷道與泵房都發(fā)生了一些變形，底鼓顯著，頂板下沉，圍巖的破壞性比較嚴(yán)重，在開采動(dòng)壓的制約下，巷道加速了變形，尤其是嚴(yán)重破壞和變形的泵房已經(jīng)制約了煤礦的安全與順利生產(chǎn)，為此，務(wù)必有效地加固、支護(hù)、修復(fù)泵房，進(jìn)而確保泵房可以實(shí)現(xiàn)用戶的實(shí)際需要。

2 泵房地質(zhì)條件及原支護(hù)特點(diǎn)

該礦巷道（硐室）的煤層含瓦斯高、水量大、地質(zhì)構(gòu)造多、圍巖情況復(fù)雜，并且3#煤層有著松軟的煤質(zhì)，不穩(wěn)定厚度的泥巖層在頂板。埋深483 m～490 m。據(jù)《晉城煤業(yè)集團(tuán)公司趙莊煤礦圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試研究報(bào)告》（天地科技股份有限公司開采所事業(yè)部，2005年12月）：3#煤層平均厚度5.5 m，傾角為1o～8o，9.15 MPa的單軸抗壓強(qiáng)度；砂質(zhì)泥巖的直接頂，9.71 m的厚度，39.6 MPa的單軸抗壓強(qiáng)度；細(xì)粒砂巖的基本頂，2.3 m的厚度，78.3 MPa的單軸抗壓強(qiáng)度；炭質(zhì)泥巖的偽底，0.4 m的厚度，22.1 MPa的單軸抗壓強(qiáng)度。14.83MPa的最大水平主應(yīng)力，12.63 MPa的垂直主應(yīng)力，8.12 MPa的最小水平主應(yīng)力。泵房原設(shè)計(jì)斷面為矩形，采用錨網(wǎng)噴和錨索支護(hù)，泵房凈斷面（寬×高）為：5200 mm×4000 mm，其掘進(jìn)斷面為：5500 mm×4250 mm。

3 泵房破壞原因分析

（1）由于泵房與管子道、西翼南輔運(yùn)大巷和變電所通道等巷道密集布置，相互間存在交互影響，隨著礦井生產(chǎn)建設(shè)發(fā)展，泵房區(qū)域大巷及順槽巷道一直向前延伸，造成泵房受到巷道掘進(jìn)重復(fù)壓力影響，巷道變形嚴(yán)重。

（2）泵房圍巖條件復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造多，且3#煤層煤質(zhì)松軟，頂板含厚度不穩(wěn)定的泥巖層，在工作面回采和多條巷道掘進(jìn)的重復(fù)應(yīng)力影響下易產(chǎn)生強(qiáng)烈變形，變形持續(xù)時(shí)間長。

圖1 泵房和變電所硐室及相關(guān)巷道的位置平面圖

4 泵房加固技術(shù)

根據(jù)以上分析，針對(duì)泵房的特點(diǎn)，可采用的加固方案為：采用錨噴、錨索和錨注支護(hù)技術(shù)（“三錨”支護(hù)），使巷道上方形成梁——拱結(jié)構(gòu)。梁拱結(jié)構(gòu)的作用原理是：穿過各個(gè)層狀巖層的頂板錨桿（索）形成為組合梁，一起對(duì)圍巖應(yīng)力進(jìn)行抵抗；巷道兩幫錨桿大大地增強(qiáng)了巷道兩幫整體的穩(wěn)定性，使得壓縮墻形成，讓巷道兩幫大體變成穩(wěn)定的圍巖，在角錨桿的支持下，巷道兩幫和頂板梁聯(lián)接為整體；長短錨桿（索）搭配與頂板巖體形成組合拱一方面可以增加組合梁截面厚度，另一方面組合拱的形成改變了巖體受力的情況，巖體的承受能力得以提高，盡管是處在塑性區(qū)當(dāng)中的破碎巖體依舊能夠提供相應(yīng)的承受能力，上述的構(gòu)造也就是所謂的煤巷頂板梁——拱錨固結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定。

4.1 全斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)

先是在原噴射混凝土支護(hù)體上進(jìn)行系統(tǒng)化的噴射混凝土、掛金屬網(wǎng)、打眼裝錨桿，實(shí)施全面的錨網(wǎng)噴支護(hù)，并且將低壓淺孔注漿管進(jìn)行安裝。在兩排錨桿間安裝低壓淺孔注漿管，通過φ26 mm鋼管制作注漿管，確保φ26 mm×φ1000 mm的規(guī)格，以及400mm——500mm的孔口封孔長度，并且使1800mm的排距，實(shí)施風(fēng)鉆打眼，φ45 mm的孔徑和2000 mm的孔深。

圖2 泵房全斷面錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)

4.2 底角和底板加固

對(duì)硐室底角處臥底、鋪設(shè)金屬網(wǎng)，要將金屬網(wǎng)深入到硐室實(shí)際底板以下100～150 mm，然后利用灌漿錨索對(duì)硐室底角進(jìn)行錨固加固。澆灌混凝土前臥底時(shí)，將底板臥成弧形結(jié)構(gòu)，鋪設(shè) 50 mm左右的墊層，然后鋪設(shè)由φ6.5 mm鋼筋焊接而成的經(jīng)緯網(wǎng)，澆灌1000 mm厚混凝土后（弧中間最深部位），可形成反底拱結(jié)構(gòu)。然后鋪設(shè)由Φ14 mm鋼筋焊接而成的經(jīng)緯網(wǎng)，并利用自鉆式中空類注漿錨桿進(jìn)行錨注加固。

圖3 底角與底板加固結(jié)構(gòu)圖

4.3 全斷面注漿加強(qiáng)支護(hù)通過錨網(wǎng)支護(hù)當(dāng)中裝的低壓淺孔壁之后對(duì)底板當(dāng)中的空注漿錨桿與注漿管進(jìn)行充填，從而有效地加固注漿圍巖。在進(jìn)行注漿的時(shí)候，借助水玻璃液這種單液水泥，通過42.5級(jí)一般硅酸鹽水泥充當(dāng)水泥，控制大概0.8～1.0的水灰比例，水玻璃摻量是水泥的3％～5％。確保大于92 的漿液結(jié)石率，20MPa以上的漿液固結(jié)體強(qiáng)度，以及控制2.0 MPa之內(nèi)的注漿壓力，確保噴層不會(huì)出現(xiàn)開的情況；以及控制大概3.0m的注漿擴(kuò)散半徑，并且控制3.0t的每米硐室注漿量。

4.4 強(qiáng)化全斷面復(fù)注支護(hù)

強(qiáng)化全斷面復(fù)注支護(hù)借助高壓深孔滲透注漿，也就是在加固低壓淺孔注漿支護(hù)，相應(yīng)厚度的加固圈形成，將深孔加以布置，實(shí)施高壓注漿進(jìn)行加固，這一是能夠使得加固注漿的氛圍擴(kuò)大，二是高壓注漿能夠使得漿液的滲透性提高，從而提高加固注漿的質(zhì)量，并且不會(huì)使得噴網(wǎng)層損壞或變形，且能夠?qū)Φ蛪簻\孔加固注漿發(fā)揮補(bǔ)強(qiáng)的效果，進(jìn)而大大地改善注漿加固體的承受能力。

5 加固效果分析

加固結(jié)束后2個(gè)月內(nèi)對(duì)泵房變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，內(nèi)容包括巷道兩幫收斂值、巷道頂?shù)装遄冃沃狄约鞍惭b在巷道頂板離層儀數(shù)值變化以及兩幫監(jiān)測(cè)位移的多點(diǎn)位移計(jì)數(shù)值變化。巷道兩幫收斂監(jiān)測(cè)值個(gè)別點(diǎn)累計(jì)變化值見下圖。

圖4 泵房兩幫巷道收斂累計(jì)值

通過圖4可以看出，在累計(jì)監(jiān)測(cè)的60天內(nèi)，巷道兩幫收斂累計(jì)值控制在5mm內(nèi)，其他檢測(cè)點(diǎn)累計(jì)值與該點(diǎn)相近。觀測(cè)結(jié)果表明，在巷道進(jìn)行了錨桿錨索及二次加固注漿之后，已經(jīng)很好的控制了圍巖變形，巷道內(nèi)部裂隙圍巖在注漿加固及錨索錨固作用下形成了較好的承載系統(tǒng)，保證了巷道的正常使用。

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[3]王建樹，黃炳香，魏民濤.極軟突出厚煤層大采高綜采片幫冒頂防治技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007（11）.

[4]羅文.灌注瑪麗散羅克休處理綜采工作面特大冒頂事故技術(shù)應(yīng)用[J].煤炭工程，2008（12）.

祁雨鵬（1985-），男，山西晉城人,本科。