復(fù)雜地質(zhì)條件下煤倉支護技術(shù)探討

[摘 要]針對朱仙莊煤礦Ⅱ857區(qū)段煤倉在破碎泥巖復(fù)雜地質(zhì)條件下支護技術(shù)難題進行研究分析，提出了二次錨網(wǎng)噴+注漿+井圈+鋼筋混凝土聯(lián)合支護措施。生產(chǎn)實踐表明：該支護方案及支護參數(shù)，能夠有效控制圍巖變形，且施工工藝簡單，施工速度快，支護強度大，滿足安全生產(chǎn)需要，能夠在類似復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤倉施工中推廣應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]復(fù)雜地質(zhì) 煤倉 聯(lián)合支護 推廣應(yīng)用

中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0180-01

0、前言

采區(qū)區(qū)段煤倉作為煤礦井下生產(chǎn)過程中一種特殊的運煤及儲煤方式，是井下煤炭運輸系統(tǒng)中極其重要的一個環(huán)節(jié)，對礦井連續(xù)生產(chǎn)意義重大。但其受地質(zhì)條件和采動影響，以及生產(chǎn)過程中受到采煤工作面采出的矸石撞擊，煤倉井壁極易變形、破壞。因此前期煤倉施工過程中選擇合理的支護措施對煤倉后期的使用極其重要。目前國內(nèi)大部分煤倉采用混凝土、鋼筋混凝土支護。

朱仙莊煤礦Ⅱ857區(qū)段煤倉位于Ⅱ857集中巷與Ⅱ5運輸上山平面交叉點處，倉體圍巖主要為泥巖，且較破碎，煤倉施工前采用反井鉆進行鉆孔時，層發(fā)生過鉆孔塌孔，片幫現(xiàn)象。由于工作面接替等原因，礦方要求施工工期比較短，另外考慮到倉體內(nèi)圍巖條件復(fù)雜，支護質(zhì)量要求比較高等因素，設(shè)計采用二次錨網(wǎng)噴+注漿+井圈+鋼筋混凝土聯(lián)合支護措施，取得了良好的支護效果。

1、工程概況

Ⅱ857區(qū)段煤倉上口位于Ⅱ857集中巷內(nèi)，倉下口位于Ⅱ5運輸上山內(nèi)，凈深16.4m，倉體設(shè)計斷面直徑為3.8m，最大凈斷面直徑為3.0m。服務(wù)年限為6年。

煤倉施工前，先采用反井鉆施工一個直徑Φ=1.2m的小眼。根據(jù)反井鉆情況看，該煤倉整體巖性為泥巖，巖性破碎，反井鉆施工期間出現(xiàn)塌孔、片幫現(xiàn)象。

2、支護方案及支護參數(shù)

支護方案：采用二次錨網(wǎng)噴+注漿+井圈+澆灌鋼筋混凝土聯(lián)合支護。

支護參數(shù)：

（1）二次錨網(wǎng)噴

一次支護采用GM22/2500-490高強螺紋鋼錨桿，錨桿間排距800mm×800mm，錨桿安裝后的初錨力矩≮300N·m，錨固力≮80KN。二次支護采用GM22/3000-490高強螺紋鋼錨桿，間排距為800×800mm。鋼筋網(wǎng)采用采用直徑Φ6mm圓鋼加工，網(wǎng)孔為150×150mm，初噴30～50mm，噴砼強度C20。

（2）注漿

采用Φ25×2500mm中空注漿錨桿，注漿錨桿間、排距1600×1600mm，孔口采用快硬水泥封孔，封孔長度不小于300mm。注漿錨桿施工2排且煤倉噴漿結(jié)束后，自下而上進行注漿作業(yè)。

采用2ZBQ型氣動注漿泵注漿泵， PO.42.5級水泥，注漿液成分要求：配比按水：水泥=1：1。漿液應(yīng)混合均勻，無團塊，不過稠。注漿壓力為2～4Mpa。拌漿采用2只1.2m左右高的鐵皮桶，交替使用

（3）井圈

井圈采用29#U型鋼加工，U型鋼搭接長度500mm，采用兩付限位卡纜+一付普通卡纜卡緊，卡纜扭矩不小于300N·m，井圈間距1m，并在U型棚搭接處各使用一道金屬拉板，拉板采用10mm厚鋼板加工，長×寬=870×100mm。

（4）澆灌鋼筋混凝土

澆灌鋼筋混凝土，縱、橫筋采用直徑Φ16mm螺紋鋼，鋼筋安設(shè)間排距300×300mm，搭接長度及彎鉤長度不得低于320mm，鋼筋交岔處采用10#鐵絲綁扎。澆灌厚度400mm，強度C40。（見圖1）

3、聯(lián)合支護作用原理

（1）二次錨網(wǎng)噴

雙網(wǎng)雙盤將原本承載力較低的混凝土噴層變成鋼筋混凝土碹，內(nèi)層鋼筋網(wǎng)的有效約束作用使得其內(nèi)的混凝土從二向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化成三向壓應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致碹體承載能力的大幅提高，同時由于錨桿的作用，給碹體數(shù)個向外橫向作用力，從而又將碹體的承載力在上述基礎(chǔ)之上又提高3-5倍。同時雙層錨網(wǎng)，使錨桿支護間排距減少，相當(dāng)于加密了錨桿支護作用，加大改善了圍巖應(yīng)力狀態(tài)，提高了巷道自穩(wěn)能力。碹體承載力的提高，有效約束了松動圈的擴展，對提高松動圈承載能力、降低圍巖的應(yīng)力集中程度均有較大的積極作用。

（2）注漿

注漿加固使破碎圍巖形成一個整體，給深部圍巖提供一個較大的徑向約束，改善巷道圍巖應(yīng)力狀況，從而控制圍巖變形。

（3）井圈

采用29U型鋼加工而成的井圈，配合GM22/2500—490高強錨桿，具有較高的工作阻力特性，提高了圍巖承載能力。

（4）鋼筋混凝土

在二次錨網(wǎng)+井圈支護的基礎(chǔ)上，采用鋼筋混凝土支護，不僅進一步提高了圍巖穩(wěn)定性，增加了煤倉安全系數(shù)，提高了煤倉抵抗煤矸沖擊的強度，而且還提高了煤倉表面的光滑度，使煤倉在使用過程中不易堵塞，有利于煤倉后期的安全正常使用。

4、施工工藝

煤倉先施工直徑Ф=1.2m的反井鉆，在已有反井的基礎(chǔ)上，采用鉆爆法自上而下一次刷至設(shè)計斷面，配合錨網(wǎng)噴作為臨時支護，自煤倉下鎖口開始，自下而上完成倉壁的澆灌。

刷大時，采用光面爆破。要嚴(yán)格控制爆破藥量，盡量降低爆炸沖擊波對圍巖的破壞，減少圍巖爆生裂隙，提高倉壁平整度。如倉壁巖性松軟應(yīng)盡量采用風(fēng)鎬刷擴。巖石破碎時可采用先噴漿后打錨桿方式防止片幫。

刷大施工工序：安全確認(rèn)→打眼→敲幫問頂→裝藥爆破→敲幫問頂→放矸子、清底驗炮→打錨桿掛網(wǎng)臨時支護→施工注漿錨桿→每兩循環(huán)噴砼一次（巖性差時，一掘一噴）。

刷大臨時支護：采用錨網(wǎng)噴作為臨時支護。采用GM22/2500-490高強螺紋鋼錨桿，間排距800×800mm；鋼筋網(wǎng)由直徑φ=6mm圓鋼加工焊制，網(wǎng)孔150×150mm；錨桿角度按向心布置，錨桿托盤緊貼巖面，錨桿初錨扭距≮300N·m，錨拔力≮80KN，不得出現(xiàn)失效錨桿，否則必須在錨桿周圍100mm范圍內(nèi)補打；鋼筋網(wǎng)之間要聯(lián)緊聯(lián)牢；每2循環(huán)噴砼一次。砼配比：水泥：黃沙：瓜子片=1：2：2，速凝劑摻入量3﹪，初噴30～50mm。

澆灌鋼筋混凝土：倉體澆灌前先在倉體內(nèi)布置兩層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)之間間距200mm。根據(jù)倉體的不同位置，預(yù)先在煤倉上口安全地點，將鋼筋截出相應(yīng)長度，握成對應(yīng)形狀，澆灌前下到倉體綁扎。倉體澆灌前，先對煤倉下口眼中前后各2.0m的巷道立模，按設(shè)計布置橫筋、豎筋，立碹骨、碹板，從下往上將鎖口部分澆灌成一個整體，再自下而上進行澆灌。

井圈安裝：在倉體部分將每節(jié)井圈打兩個生根錨桿固定在倉壁上，井圈與巖壁之間空隙采用混凝土澆灌嚴(yán)實，錨桿規(guī)格GM22/2500-490高強螺紋鋼錨桿。固定一個井圈后再進行澆灌，井圈間距1000mm，澆灌夠距離后再固定一個井圈，如此循環(huán)進行。

5、結(jié)束語

朱仙莊煤礦Ⅱ857區(qū)段煤倉在破碎泥巖的復(fù)雜條件下，采用二次錨網(wǎng)噴+注漿+井圈+鋼筋混凝土聯(lián)合支護措施，從施工至工作面回采結(jié)束以來，倉體沒有出現(xiàn)坍塌、井壁遭到破壞的現(xiàn)象，使用效果良好，實踐證明：該支護方案及支護參數(shù)，能夠滿足在破碎、復(fù)雜圍巖條件下安全使用要求，且施工工藝簡單，操作方便，工人勞動輕度小，施工速度快，支護強度大，能夠在類似復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤倉施工中推廣應(yīng)用。

作者簡介

周松（1989～），男，江蘇徐州人，2007年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在淮北礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司朱仙莊煤礦技術(shù)科從事技術(shù)管理工作。