密集巷道布置影響下泵房加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

趙晨光++文杰

摘 要：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(chǎng)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。

關(guān)鍵詞：二次錨網(wǎng)噴支護(hù) 底角加固 注漿加固

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（c）-0110-02

趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司為晉煤集團(tuán)新建特大型礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力600萬(wàn)噸/年。該公司各類巷道、硐室均布置在主采的3#煤層中，支護(hù)全部采用錨網(wǎng)梁、錨索、噴漿組合支護(hù)系統(tǒng)。

泵房以及相關(guān)連的巷道會(huì)因?yàn)榈V井的生產(chǎn)建設(shè)發(fā)生不同程度的形變甚至毀壞，如要有以下現(xiàn)象：泵井以及相關(guān)聯(lián)巷道發(fā)生形變，頂板大幅度下沉，底部明顯鼓起，混凝土支護(hù)體剝落，圍巖重度碎裂，巷道形變?cè)诓删騽?dòng)壓的作用下更加嚴(yán)重，而嚴(yán)重形變的泵房對(duì)礦井的正常生產(chǎn)和安全產(chǎn)生影響，所以要合理的修復(fù)、支護(hù)以及加固泵房，來(lái)確保泵房正常穩(wěn)定的使用。

1 泵房地質(zhì)條件及原支護(hù)特點(diǎn)

該礦巷道（硐室）圍巖條件復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造多、含水量大、煤層瓦斯含量高，且3#煤層煤質(zhì)松軟，頂板含厚度不穩(wěn)定的泥巖層。埋深483～490 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(kāi)采所事業(yè)部，2005年12月）：3#煤層平均厚度5.5 m，傾角為1°～8°，單軸抗壓強(qiáng)度為9.15 MPa；直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度9.71 m，單軸抗壓強(qiáng)度為39.6 MPa；基本頂為細(xì)粒砂巖，厚度2.3 m，單軸抗壓強(qiáng)度為78.3 MPa；偽底為炭質(zhì)泥巖，厚度0.4 m，單軸抗壓強(qiáng)度為22.1 MPa。最大水平主應(yīng)力為14.83 MPa，垂直主應(yīng)力為12.63 MPa，最小水平主應(yīng)力為8.12 MPa。

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?jī)魯嗝妫▽挕粮撸椋?200 mm×4000 mm，其掘進(jìn)斷面為：5500 mm×4250 mm。

2 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(zhǎng)。

3 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)的作用機(jī)理為：頂板錨桿（索）穿過(guò)各層狀巖層形成組合梁，共同抵抗圍巖應(yīng)力；巷道兩幫的錨桿使巷道兩幫整體穩(wěn)定性提高，形成壓縮墻，使巷道兩幫近似成為穩(wěn)定圍巖，且頂角錨桿將頂板梁與巷道兩幫聯(lián)接成一個(gè)整體；長(zhǎng)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狀態(tài)，提高了巖體的承載能力，即使處于塑性區(qū)中的破碎巖體仍然可以提供一定承載力，以上結(jié)構(gòu)即煤巷頂板梁——拱錨固結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定。

3.1 全斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)

首先在原噴射混凝土支護(hù)體全斷面打眼安裝錨桿、掛金屬網(wǎng)、噴射混凝土，進(jìn)行全斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)，同時(shí)安裝低壓淺孔注漿管。低壓淺孔注漿管安裝在兩排錨桿之間，注漿管使用φ26 mm鋼管制作，規(guī)格為φ26 mm×1000 mm，孔口封孔長(zhǎng)度400～500 mm，排距1800 mm，采用風(fēng)鉆打眼，孔徑φ45 mm，孔深2000 mm。

3.2 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。

3.3 全斷面注漿加強(qiáng)支護(hù)

利用錨網(wǎng)支護(hù)中安裝的低壓淺孔壁后充填注漿管和底板中空注漿錨桿對(duì)圍巖進(jìn)行注漿加固。注漿時(shí)采用單液水泥-水玻璃漿液，水泥使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.0左右，水玻璃的摻量為水泥用量的3%～5%。漿液結(jié)石率不低于92%，漿液固結(jié)體強(qiáng)度不低于20 MPa，注漿壓力控制在2.0 MPa以內(nèi)，保證噴層不發(fā)生開(kāi)裂；注漿擴(kuò)散半徑控制在3.0 m左右，每米硐室注漿量控制為3.0 t水泥。

3.4 全斷面復(fù)注加強(qiáng)支護(hù)

全斷面復(fù)注加強(qiáng)支護(hù)采用高壓深孔滲透注漿，即在低壓淺孔注漿加固后形成一定厚度的加固圈（梁、柱）基礎(chǔ)上，布置深孔，采用高壓注漿加固，一方面可擴(kuò)大注漿加固范圍，另一方面高壓注漿可提高漿液的滲透能力，改善注漿加固效果，而不會(huì)導(dǎo)致噴網(wǎng)層的變形破壞，并可對(duì)低壓淺孔注漿加固體起到復(fù)注補(bǔ)強(qiáng)的作用，從而顯著提高注漿加固體的承載性能。

4 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(jiàn)圖4。

通過(guò)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5 mm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。

5 結(jié)論

（1）全斷面注漿加固技術(shù)在趙莊煤礦泵房進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：注漿加固技術(shù)很好控制了圍巖變形，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。

（2）泵房注漿加固后，在累計(jì)監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，巷道兩幫圍巖變形量控制在5 mm內(nèi)，有效地控制了巷道圍巖的變形，基本解決了井下泵房多次維修的問(wèn)題。

（3）密集巷道布置影響下泵房加固技術(shù)的成功應(yīng)用，為以后類似條件巷道的維修提供了良好經(jīng)驗(yàn)，成為控制巷道圍巖變形的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢鳴高，劉昕成.礦山壓力及其控制（修訂本）[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1991.

[2] 陳炎光，錢鳴高.中國(guó)煤礦采場(chǎng)圍巖控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[3] 王建樹(shù)，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)，2007，35（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）.endprint