坪上煤業(yè)三盤區(qū)變電所底鼓治理技術(shù)研究

張晨交

（山西晉煤集團(tuán)沁秀煤業(yè)有限公司坪上煤業(yè)，山西 晉城 048006）

三盤區(qū)變電所是服務(wù)于三盤區(qū)巷道群和工作面的永久硐室之一，巷道頂?shù)装鍨殄^噴支護(hù)或水泥抹面。因持續(xù)、多次受到工作面采動影響，導(dǎo)致變電所內(nèi)頂?shù)装鍑鷰r發(fā)生不同程度的底鼓，如果不及時起底，不但極易導(dǎo)致幫頂圍巖變形加劇直至圍巖徹底破壞報廢，還可能對內(nèi)部設(shè)備運行及電纜敷設(shè)帶來一系列問題，威脅礦井供電安全[1]。而直接起底不但效果差，治標(biāo)不治本，還要對變電所進(jìn)行停電處理，影響整個盤區(qū)生產(chǎn)進(jìn)度。因此有必要對變電所底板采取針對措施，確保礦井安全高效生產(chǎn)。

1 概況

坪上煤業(yè)三盤區(qū)變電所位于東翼皮帶巷850m處，北部為三盤區(qū)回風(fēng)巷，南部為三盤區(qū)皮帶巷，主要服務(wù)于三盤區(qū)六條掘進(jìn)巷道和兩個綜采工作面的工作用電。其基本位置如圖1所示。

圖1 三盤區(qū)變電所位置示意圖

根據(jù)現(xiàn)場實測，變電所底鼓最嚴(yán)重區(qū)域接近600mm，底鼓角度達(dá)到40°以上；回風(fēng)巷兩幫移近量達(dá)到362mm，局部達(dá)到523mm，底鼓量達(dá)到715mm。兩幫噴層開裂，且經(jīng)受動壓影響之后，煤體受壓破壞，導(dǎo)致鉆孔施工困難，塌孔嚴(yán)重，其錨索錨固力小于30kN，采用傳統(tǒng)的錨桿、錨索加固無法滿足支護(hù)要求。

2 加固方案

綜合考慮現(xiàn)場頂?shù)装迕嘿|(zhì)條件和注漿材料特點，本次加固主要采用水泥基無機注漿料（水灰比0.6：1～1：1）[2]，圍巖變形嚴(yán)重區(qū)域采用高分子注漿材料。其基本位置如下圖2所示。

圖2 注漿加固區(qū)域示意圖

目前變電所底板圍巖變形最為嚴(yán)重，故首先對底鼓區(qū)域先進(jìn)行注漿加固，再對巷道兩幫進(jìn)行注漿加固，隨后根據(jù)圍巖情況再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索補強支護(hù)。巷道原設(shè)計為4.7m×2.6m，需對已底鼓區(qū)域進(jìn)行起底，其加固后補強支護(hù)設(shè)計如圖3。

圖3 底板注漿錨索布置示意圖

錨索采用分次全長錨固，每排三根，間距1800mm，排距2000mm。變電所注漿加固材料預(yù)計用量及工程量如表1所示。

3 支護(hù)效果監(jiān)測

3.1 受力監(jiān)測

支護(hù)系統(tǒng)受力監(jiān)測主要包括兩幫錨索受力監(jiān)測。測點布置接近底板的兩根錨索與水平呈0°向下，其他與工作面法線垂直。其基本布置如圖4所示。

圖4 錨索測力計布置圖

對現(xiàn)場錨索受力測量，對所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可知，現(xiàn)場巷幫錨索受力整體增大，說明錨索對圍巖起到了有效的約束作用。當(dāng)錨索初始預(yù)緊力施加相對較低時，錨索受力初始有一定的降低，但隨后很快升高，這主要與兩幫煤體較為酥軟和預(yù)緊力未達(dá)設(shè)計要求有關(guān)，錨索預(yù)緊力不足以控制圍巖的裂隙發(fā)展發(fā)育，導(dǎo)致圍巖小部分裂隙張開，引起錨索受力短時降低[3]?？傮w來看，錨索受力增大表明錨索對控制圍巖變形起到了一定的抑制作用。

表1 變電所加固材料預(yù)計消耗表

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

按照上述設(shè)計對巷道底板進(jìn)行加固，并對巷道圍巖變化情況進(jìn)行了5個月的監(jiān)測，如圖5所示。

圖5 變電所底板圍巖變形曲線圖

結(jié)合上圖可以看出，注漿加固后底板及兩幫圍巖仍有變化，其中底板圍巖變化量≤50mm，兩幫圍巖變化≤30mm。底板和兩幫圍巖的變化率均在設(shè)計允許范圍之內(nèi)，說明底板已和圍巖在注漿液的作用下成為一個有效整體，兩幫變形程度不大。綜合注漿支護(hù)成本和安全因素考慮，可選擇在幫部注漿后立即進(jìn)行補強，保證支護(hù)效果。

4 結(jié)論

采用底板注漿加固和高預(yù)應(yīng)力支護(hù)材料補強相結(jié)合的方式，能夠較大程度地改善硐室底板圍巖控制特性，實現(xiàn)裂隙、節(jié)理的有效填充，達(dá)到最佳的錨固補強效果。從現(xiàn)場驗證情況來看，底板和兩幫圍巖的變化情況在設(shè)計范圍之內(nèi)，圍巖變化相對穩(wěn)定，為其他巷道支護(hù)提供了借鑒參考。