同一礦井不同條件下的巷道維修技術(shù)

李明磊 顧喜

摘 要：通過鶴煤八礦的巷道維修技術(shù)經(jīng)驗來分析出同一礦井不同地質(zhì)條件下巷道變形破壞的原因，選出合理、經(jīng)濟的巷道維修支護形式，提高巷道支護強度，控制巷道變形。

關(guān)鍵詞：巷道維修；支護技術(shù)

鶴煤八礦位于鶴壁礦區(qū)南部，開采二迭系山西組二1煤層，煤厚1.9～14.0m，平均煤厚6.75m，傾角一般為20°～36°，平均25°，井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育。經(jīng)過多年開采，生產(chǎn)采區(qū)大部分已轉(zhuǎn)移至井田深部，巷道受高礦壓及采動影響變形、斷面急劇變小，致使巷道進行多次重復返修；而現(xiàn)采用的巷道維修支護形式多為半圓拱U型棚；這種單一的巷道維修支護形式，既浪費材料，又加大了職工的勞動強度。

因此，根據(jù)不同巷道的地質(zhì)條件及使用年限，選擇合理的、不同的巷道維修支護形式，滿足巷道支護強度需求，降低材料費用，減輕職工的勞動強度，是要研究的技術(shù)難點。

1 巷道變形、失修原因分析

1.1 由于受高地應力條件影響，巷道變形破壞嚴重，礦井原采用梯形工字鋼棚、半圓拱U型棚、錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護，已不能滿足目前開采條件下的支護需求，從而造成巷道變形嚴重，架棚巷道出現(xiàn)支架扭曲、折曲、頂梁偏轉(zhuǎn)、彎曲、棚腿下插底板；錨網(wǎng)噴巷道出現(xiàn)頂板變形、開裂、冒落、兩幫內(nèi)擠收斂、底鼓現(xiàn)象嚴重。

1.2 回采巷道沿煤層底板掘進，主要采用U型鋼棚或礦工鋼梯形棚支護，頂板壓力隨頂煤厚度增加而增大，支架易變形；開拓、準備巷道掘進主要采用錨網(wǎng)噴支護，由于地應力較高，局部巖層松軟，巷道變形破壞嚴重。

1.3 采動影響巷道受壓變形。變形破壞后的巷道圍巖其主要特征是強度低、空隙大、膠結(jié)程度差、受結(jié)構(gòu)面切割機風化硬性顯著或含有大量膨脹性粘土礦的松、散、軟、弱巖層，使得圍巖的力學特性顯著降低和弱化，無法實現(xiàn)有效的主動支護和加強支護，在受到采動影響時，加劇了巷道后期的變形破壞。

1.4 礦井支護材料使用時間超長或損壞，造成的巷道失修。

2 巷道維修的技術(shù)、方法

根據(jù)巷道圍巖的物理性質(zhì)、所受的應力和支護方式不同，防止巷道失修、變形和失修巷道維修的技術(shù)、方法也不盡相同。

2.1 采取超前措施預防巷道失修

采取超前措施預防巷道失修，是一種主動預防巷道失修支護措施。其最大的優(yōu)點是：維修施工方便，工人勞動強度低，維修速度快，不影響生產(chǎn)，材料費用低。

鶴煤八礦在32采區(qū)3201巖中巷使用半圓拱U29型鋼棚進行采前加固，巷道布置于3201工作面底板之中，全長330m，巷道設計寬3600mm，高3000mm，斷面形狀為半圓拱，原設計為錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護。3201巖中巷采動影響超前工作面60m范圍內(nèi)，巷道破壞較為明顯，出現(xiàn)了漿皮開裂、離層、底鼓等現(xiàn)象。為確保安全生產(chǎn)，經(jīng)技術(shù)論證后，使用半圓拱U29型鋼棚進行采前加固，巷道加固范圍超前工作面60m以外；該項工程于2013年12月份結(jié)束，后設觀測點，觀測點每隔25m設1組，經(jīng)統(tǒng)計在3個月的時間內(nèi)，該段巷道巷幫未出現(xiàn)變化，頂?shù)紫鄬ξ灰屏?0～150mm，巷道斷面完全滿足安全生產(chǎn)需要。

2.2 因地治宜，選擇合適的巷道維修支護技術(shù)

3002巖中巷是鶴煤八礦32采區(qū)的一條主運煤線。該段巷道長340m，為布置在煤層底板內(nèi)的巖石巷道。由于受3002工作面的采動影響，巷道出現(xiàn)局部脫皮、片幫；該礦工程技術(shù)人員到現(xiàn)場查看情況后，采取了局部錨網(wǎng)噴，采用小孔徑錨索補強加固技術(shù)對其中150m巷道進行維修加固。錨索布置長度為8m，孔徑φ28mm，間距1m，排距2.5m，選用國產(chǎn)通用φ15.24mm，1×7股高強度低松弛預應力鋼鉸線，屈服力260kN，質(zhì)量1.1kg/m；采用M（eK+Z）2360樹脂錨固劑4卷，端錨、內(nèi)錨長度>2.4m。錨索補強施工后，5d內(nèi)兩幫縮量為2mm/d，頂?shù)装逡平繛?mm/d，10d后穩(wěn)定在1mm/d、2mm/d，效果十分明顯。8個月后，又有所增大，分別為2mm/d和2.5mm/d?，F(xiàn)已使用6年，巷道仍可運輸使用。

2.3 未產(chǎn)生本質(zhì)破壞巷道維修支護技術(shù)

受采動影響巷道局部區(qū)域內(nèi)沒有太大的破壞，且尚能滿足安全生產(chǎn)需要，但礦壓顯現(xiàn)已有跡象。對于這種現(xiàn)象巷道不能消極等待，而是積極采取錨網(wǎng)噴+壁后注漿二次聯(lián)合支護。即先將開裂漿皮清理掉，然后進行錨網(wǎng)噴，錨桿采用φ20mm優(yōu)質(zhì)螺紋鋼，長度2m，錨桿間排距為700×700mm，用ZS350型樹脂藥卷進行端頭錨固，錨固長度500mm，然后掛φ6mm鋼筋做成的點焊金屬網(wǎng)（網(wǎng)格100×100mm），噴射混凝土厚度100～150mm，噴射混凝土強度等級為C20，最后進行壁后注漿，注漿孔間排距1200～1500mm，孔深2000mm，注漿鋼管長度為2000～2200mm，注漿壓力2.0～3.0MPa以內(nèi)，每米巷道注漿量控制為2.0t水泥，經(jīng)過加固，巷道變形得到了控制，取得了很好的效果。

2.4 嚴重變形巷道維修支護技術(shù)

對巷道變形嚴重的巷道，經(jīng)過分析后主要采用先擴巷后支護的施工順序進行修理。由于變形嚴重的巷道周圍巖石破碎、裂隙發(fā)育，采用錨網(wǎng)噴支護時，錨桿錨固力達不到預定要求，所以一般采用半圓拱形U29型鋼支架+噴混凝土+壁后注漿聯(lián)合支護，支護主要參數(shù)：棚距500～700mm，板梁間距300mm，幫、頂用金屬菱形網(wǎng)罩嚴，每架設好四架棚后再對巷道兩幫及頂噴射混凝土，要求支架和背板后與巖體之間的空隙充前嚴實，噴射厚度以包住支架為準，壁后注漿時保證噴層不發(fā)生開裂。經(jīng)過處理，巷道變形得到了控制，巷道服務年限增長，效果很好。

2.5 動態(tài)巡查，及時支護

加強監(jiān)控，動態(tài)巡查，是巷修工作的重要內(nèi)容。在日常巷道巡查過程中，發(fā)現(xiàn)的失修巷道，要及時采取措施進行維修，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。這樣，既能及時主動進行支護，又能將巷修工作量降到最低，還能節(jié)省材料。

3 結(jié)束語

總之，巷道維修支護形式不能單一，需要加強動態(tài)巡查控制，充分考慮支護體系及工藝過程適應圍巖變形后力學狀態(tài)，確保支護特性和圍巖變形力學特征相適應，利用圍巖的自承能力和支護體系的支撐能力，控制圍巖變形。這樣，既滿足巷道使用及服務年限，又有利于巷道的快速維修，還可降低材料費用。