復(fù)合頂板條件下錨網(wǎng)索噴及注漿加固支護(hù)應(yīng)用

楊旭東

(山西陽煤集團(tuán)碾溝煤業(yè)公司，山西 陽泉 045000)

引言

錨網(wǎng)索噴及注資加固支護(hù)技術(shù)得到了成功的應(yīng)用，增大斷面后，行人通道更加寬敞，降低了進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)速，緩解了采面接替的緊張局面，創(chuàng)造了適宜的井下作業(yè)環(huán)境，保障了礦井生產(chǎn)的順利進(jìn)行和職工的人身安全。

1 復(fù)合頂板條件下錨網(wǎng)索噴及注漿加固支護(hù)技術(shù)概述

煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)原料的選用直接影響著煤礦開采全程的安全指數(shù)。隨著煤礦施工區(qū)域不斷深入的發(fā)掘，煤礦巷道支護(hù)工作的難度系數(shù)也隨之變大，規(guī)范相關(guān)煤礦巷道支護(hù)工作的安全性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。我國的煤炭開采工作已有多年之久，期間巷道支護(hù)形式也發(fā)生了多次的改革，例如，棚式支護(hù)、U型鋼支護(hù)、錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)等多種支護(hù)。因?yàn)殚_采成本的不斷提升以及不同因素的影響，在對(duì)支護(hù)進(jìn)行選擇時(shí)要考慮多種因素的影響，選用符合要求并成本低的支護(hù)形式。

2 錨網(wǎng)索支護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)

錨網(wǎng)索支護(hù)是煤礦巷道掘進(jìn)中最常使用的支護(hù)方法，其具備以下四點(diǎn)好處：(1)勞動(dòng)速率快。錨網(wǎng)索支護(hù)的施工速度符合當(dāng)前礦井的施工速度要求，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成施工工作，有效縮減施工時(shí)間。(2)支護(hù)效果強(qiáng)。錨網(wǎng)索支護(hù)的使用可以直接提升圍巖的穩(wěn)定性從而提高巷道圍巖的強(qiáng)度，起到明顯的支護(hù)作用，尤其是成層、含裂隙巖體都有相對(duì)較強(qiáng)的支護(hù)作用。(3)適用性強(qiáng)。錨網(wǎng)索支護(hù)可以根據(jù)不同的使用要求進(jìn)行改變以達(dá)到適用的要求效果，例如，錨桿長度、間距、直徑都屬于可調(diào)式范圍，其中結(jié)合錨索、梯子梁以及噴砼屬于多數(shù)適用方式。(4)成本費(fèi)用低。錨網(wǎng)索支護(hù)的使用符合煤礦巷道支護(hù)材料市場的商品價(jià)格。雖然錨網(wǎng)索支護(hù)具備以上四點(diǎn)好處，但其也具備一些使用劣勢，如下：(1)支護(hù)范圍有限。錨網(wǎng)索支護(hù)方式的使用性具有范圍局限性，無法到達(dá)三軟煤層支護(hù)的支護(hù)強(qiáng)度。(2)后續(xù)工作不可控。錨網(wǎng)索支護(hù)方式的使用使得巷道圍巖活動(dòng)具有一定的隱匿性，如果圍巖失去穩(wěn)定性，不易被人發(fā)現(xiàn)，但是頂板的不平衡性會(huì)造成大規(guī)模的脫落。

3 復(fù)合頂板條件下錨網(wǎng)索噴及注漿加固支護(hù)應(yīng)用

3.1 加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，抓好錨桿錨網(wǎng)的安裝質(zhì)量

錨桿錨網(wǎng)索的使用要求在施工打眼前制定科學(xué)的方案，并嚴(yán)格按照打眼方案進(jìn)行施工。方案制定的是要根據(jù)錨桿的科學(xué)數(shù)據(jù)要求制定，其中要求錨桿長度要大于錨桿打眼深度的50mm，誤差在10mm范圍內(nèi)，以便于后續(xù)拖板和壁畫的緊貼作用。同樣要求錨桿錨網(wǎng)索的安裝符合相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行施工，預(yù)緊力符合科學(xué)數(shù)據(jù)，拖板和壁畫的距離微乎其微。對(duì)于一些多變地帶，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟煌闆r進(jìn)行方案的調(diào)整使用。

3.2 錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)

錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式是巷道較為常用的支護(hù)方法，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)的機(jī)巷外圍分為一、二部皮帶機(jī)頭交叉點(diǎn)，兩者都是大斷面，但前者的交叉點(diǎn)為四通交叉點(diǎn)，后者為三通交叉點(diǎn)，并且后者還具有33度的大傾角。使用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式的巷道會(huì)因?yàn)閿嗝婧拖锏赖腻e(cuò)亂無章而導(dǎo)致巷道壓力無法得到聚集。伴隨施工深度的不斷掘進(jìn)造成巷道出現(xiàn)負(fù)面施工影響，例如，連接處處頂板下沉、底鼓嚴(yán)重、兩端位移明顯等現(xiàn)象。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，在施工過程中通過對(duì)己16-17-22050機(jī)巷里面的兩側(cè)進(jìn)行單體柱補(bǔ)打以及對(duì)頂板進(jìn)行錨索梁補(bǔ)打以起到固化的效果。

3.3 邊路抬棚支護(hù)

從利用錨網(wǎng)索支護(hù)方式的單一效果而言可以明顯起到頂板的主動(dòng)懸吊功能，但存在一定的局限性，不能對(duì)鋼棚的上行起到有力的支撐作用，所以，邊路抬棚支護(hù)方式可以作為鋼棚上行的支撐作用。就工字鋼棚的壓力來源而言主要分為兩種可能現(xiàn)象，一種可能性壓力來源是在頂板和底板的垂直作用下，導(dǎo)致棚梁的壓力過大。另一種可能性壓力來源是在煤壁兩邊和煤壁以及施工區(qū)的橫向作用下，導(dǎo)致棚腿的壓力過大。所以，要改善棚側(cè)幫壓力，需要對(duì)工字鋼棚梁兩側(cè)各距離1m的位置進(jìn)行邊路抬棚的設(shè)立，其中要求π型梁垂直為抬棚進(jìn)行設(shè)立的施工方向，并設(shè)立一個(gè)單體柱位于抬棚梁和工字鋼量的垂直處。依據(jù)常見的巷道巷高，選用伸縮距離在3.5m左右的單體柱為施工材料。“一梁三柱”抬棚方式是較為常用的抬棚方式，雖然此種抬棚方式較為常用，但其使用具有一定的局限性和負(fù)面影響，“一梁三柱”的抬棚方式會(huì)造成巷道側(cè)幫壓力提升，棚腳異形無法復(fù)原。而邊路抬棚方式可以有效改善上述負(fù)面影響，確保抬棚不會(huì)出現(xiàn)上述問題。

3.4 支護(hù)強(qiáng)度抗壓性分析

因?yàn)樵谙锏谰蜻M(jìn)過程中進(jìn)行頂板錨網(wǎng)索支護(hù)方式可以明顯緩解頂板圍巖下降的現(xiàn)象，給后續(xù)的工作打下良好的基礎(chǔ)保障，還可以較為明顯的改善因頂板壓力過大而導(dǎo)致的多數(shù)工字鋼棚維修的問題，所以，對(duì)于頂板支護(hù)而言主動(dòng)支護(hù)是較為理想的支護(hù)方式。要檢測出抬棚實(shí)際量值和支護(hù)方式對(duì)棚架支護(hù)作用之間的影響程度數(shù)據(jù)，就要在操作面的上下兩端用兩種不一樣的抬棚方式進(jìn)行施工，各自保持一個(gè)月的工作狀態(tài)，為保證檢測數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)時(shí)性，在切眼外側(cè)上下兩段的30m左右設(shè)立一個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)，保證兩端位置路基的一致性并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，同時(shí)以五天為一個(gè)間隔點(diǎn)對(duì)巷道頂端進(jìn)行近距離數(shù)據(jù)收集。實(shí)際操作方法有以下四步驟：(1)上端的第一個(gè)月只對(duì)兩邊路抬棚進(jìn)行設(shè)立，不對(duì)中路抬棚進(jìn)行設(shè)立。(2)上端的第二個(gè)月只對(duì)中路抬棚進(jìn)行設(shè)立，不管兩邊路抬棚。(3)下端的第一個(gè)月對(duì)兩邊路抬棚進(jìn)行設(shè)立，設(shè)立要求為循環(huán)式，并和中路抬棚進(jìn)行交替式替換。(4)下端的第二個(gè)月兩邊路抬棚和中路進(jìn)行單方向循環(huán)抬棚。

3.5 材料預(yù)處理

提前對(duì)材料進(jìn)行預(yù)處理工作，要求相關(guān)企業(yè)對(duì)方案進(jìn)行及時(shí)的調(diào)改，確保材料凝固時(shí)間和材料凝固后的壓力得到顯著降低。材料在運(yùn)至施工現(xiàn)場后的首要工作是利用熱風(fēng)對(duì)材料進(jìn)行預(yù)處理工作，確保材料在使用前的8小時(shí)之內(nèi)都出去較高溫度的狀態(tài)，材料的預(yù)處理工作可以有效提高工作反應(yīng)活性。通過測試井下實(shí)測可知45秒是注漿材料從A、B料混合開始到最終結(jié)果的時(shí)間間隔，所以90秒的時(shí)間可以保證材料達(dá)到理想的抗壓能力。

3.6 打深孔二次補(bǔ)漿

打深孔二次補(bǔ)漿工作是與打淺孔注漿施工同時(shí)進(jìn)行的，先進(jìn)行打淺孔注漿，后在其后面約20到30m的位置進(jìn)行打深孔二次補(bǔ)漿工作。由于深孔補(bǔ)漿處與淺孔的距離較近，為避免事故發(fā)生要求打孔的深度要高于頂板煤層和直接頂砂巖的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，第一次淺孔深度與第二次深孔封孔的距離相比，位置要略低一點(diǎn)。頂板中存在一些影響鉆孔質(zhì)量的因素，為避免頂板細(xì)小、繁多的因素影響以及施工過程對(duì)頂板的這一影響，要求所有深孔注漿孔都分為兩次鉆孔工程，第一次使用Φ35mm的鉆頭進(jìn)行開孔工作，要求開孔深度與鉆孔深度長度成正比關(guān)系，第二次使用Φ48mm的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)展工作，要求鉆頭直徑兩側(cè)為塌孔進(jìn)行施工考慮，并確保擴(kuò)孔的深度與封孔的深度相接近。在第一次淺孔注漿的影響下進(jìn)行第二次頂板深度注漿可以有效降低漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，因此，在第二次深孔注漿工作中可以對(duì)注漿流量和注漿壓力進(jìn)行適時(shí)的提升，但要求其數(shù)據(jù)在規(guī)定要求范圍內(nèi)，要求注漿壓強(qiáng)在2.0MPa左右，注漿量控制在1800到2000kg范圍內(nèi)。漿液在較高注漿流量和注漿壓力的作用下可以通過反應(yīng)在頂板組成一個(gè)面積較大、系統(tǒng)較完善的結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)頂板固護(hù)的作用。

結(jié)束語

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀測分析巷道注漿加固后，有效地改善了巷道的承載力，使巷道的頂?shù)装搴蛢蓭推扑閲鷰r起到了較好的粘結(jié)和加固作用，有效地控制了頂板的穩(wěn)定性。