動(dòng)壓影響下軟弱泥巖頂?shù)装逑锏乐ёo(hù)技術(shù)研究

宋沛鑫

【摘 要】 動(dòng)壓影響下軟弱泥巖頂?shù)装逑锏来嬖趪鷰r變形量嚴(yán)重問題，制約礦井正常生產(chǎn)。本文在對巷道原支護(hù)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析基礎(chǔ)上，認(rèn)為在動(dòng)壓影響下的泥巖頂、底板巷道未對底板進(jìn)行加固從而引起底鼓量過大是造成巷道圍巖變形量過大主要原因。提出采用以錨注技術(shù)為核心的巷道支護(hù)優(yōu)化方案，并具體對巷道支護(hù)參數(shù)及施工工藝進(jìn)行闡述?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，優(yōu)化后的巷道支護(hù)措施有效對巷道圍巖進(jìn)行控制，底板底鼓量控制在10mm以內(nèi)，確保了巷道使用安全。研究結(jié)果可以為類似情況下的其他礦井巷道圍巖控制提供一定借鑒。

【關(guān)鍵詞】 動(dòng)壓;軟巖;巷道支護(hù);圍巖變形;底鼓;錨注

【中圖分類號】 TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）01-0007-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

巷道圍巖控制是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。動(dòng)壓影響下，巷道塑性區(qū)范圍增加，圍巖變形加劇，當(dāng)巷道頂、底板巖性為軟弱泥巖時(shí)，容易出現(xiàn)巷道底鼓量過大導(dǎo)致圍巖控制困難問題。

文中根據(jù)礦井現(xiàn)場實(shí)際情況，對巷道原采取的圍巖控制措施存在問題進(jìn)行分析，并針對性提出以錨注技術(shù)為核心動(dòng)壓影響軟弱泥巖巷道圍巖控制技術(shù)，并取得顯著應(yīng)用效果。

1 工程概述

山西某礦開采2號煤層，厚度2.9m，埋藏深度平均420m，煤層直接頂為泥巖-砂質(zhì)泥巖（厚度4.2m，f=2.3～3.5）、基本頂為砂巖（厚度6.5m，f=7.3～8.4），底板為泥巖（厚度4.5m，f=2.1～3.0），具體煤巖柱狀圖見圖1。

+380水平軌道巷設(shè)計(jì)長度為3600m，掘進(jìn)至2750m時(shí)，巷道開始受到南一采區(qū)2106回采工作面采動(dòng)影響，雖然留設(shè)超過20m護(hù)巷煤柱，但是采動(dòng)壓力影響仍較為明顯，加之巷道圍巖巖性弱化，導(dǎo)致巷道頂、底板，巷幫出現(xiàn)一定的變形，變形量在160mm～380mm，局部區(qū)域圍巖出現(xiàn)脫落、開裂。具體的巷道圍巖變形破壞特征表現(xiàn)為：巷道表層噴射的厚度在200mm混凝土層率先出現(xiàn)開裂、掉落，具體見圖2;護(hù)巷煤柱幫巷幫變形量最大達(dá)到2680mm，底板底鼓量達(dá)到2400mm，平均為1800mm;巷幫收斂量平均達(dá)到1690mm。

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2巷道支護(hù)優(yōu)化

2.1原巷道支護(hù)參數(shù)

+380水平軌道巷設(shè)計(jì)斷面為矩形，掘進(jìn)斷面寬×高=5540mm×4320mm，凈寬×高=5300mm×4200mm。巷道原支護(hù)采用聯(lián)合支護(hù)方式，具體錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)見表1，支護(hù)方式見圖2。

頂板錨桿支護(hù)配合采用鋼筋桁架補(bǔ)強(qiáng)，桁架采用直徑12mm鋼筋焊接而成，長度為5250mm，寬度為80mm;巷幫采用W鋼板護(hù)壁。頂板及巷幫均鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，長×寬為1540mm×940mm。

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2.2原支護(hù)存在問題分析

+380水平軌道巷埋深在420m左右，巷道頂、底板巖層均為巖性軟弱砂質(zhì)泥巖、泥巖，2號煤層本身硬度也不高。巷道支護(hù)時(shí)未考慮側(cè)向的采動(dòng)壓力影響，同時(shí)支護(hù)僅僅考慮頂板、巷幫，未對底板泥巖進(jìn)行加固，造成后期在采動(dòng)壓力、軟壓蠕變影響下，底板出現(xiàn)較大底鼓，導(dǎo)致巷幫支護(hù)結(jié)構(gòu)承載點(diǎn)發(fā)生變化，支護(hù)體系支撐力不能滿足圍巖穩(wěn)定性控制要求，從而致使巷幫收斂量增加，頂板出現(xiàn)破壞。

2.3巷道支護(hù)優(yōu)化

2.3.1支護(hù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的試驗(yàn)段長度為200m，支護(hù)形式為：錨網(wǎng)索+注漿+錨注+噴漿方式，即在原有的巷道支護(hù)基礎(chǔ)上強(qiáng)化對底板泥巖控制，并增強(qiáng)巷幫、頂板支護(hù)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)控制圍巖變形目的。具體在對巷道斷面修整后，即刻對巷道頂、底板以及巷幫噴射厚度在100mm、強(qiáng)度為C25混凝土層，實(shí)現(xiàn)封閉巷道周邊軟弱泥巖，防止在淋水作用下出現(xiàn)泥巖風(fēng)化、膨脹等;在巷道頂板、巷幫增設(shè)自進(jìn)式錨桿（型號為：ZJS25，規(guī)格為：25mm×2500mm），通過注漿實(shí)現(xiàn)對頂板、巷幫圍巖補(bǔ)強(qiáng)加固，頂板、巷幫自鉆式錨桿間、排距分別為1500mm×1600mm、1800mm×1600mm。在巷道底板施工自進(jìn)式錨桿（型號為：ZJS25，規(guī)格為：25mm×2500mm），錨桿間距為2500mm×850mm，靠近巷幫的兩個(gè)錨桿外插角均為15°。具體支護(hù)方式見圖3。

2.3.2支護(hù)工藝

巷道擴(kuò)面支護(hù)工藝與原巷道支護(hù)工藝類似，對巷道斷面進(jìn)行擴(kuò)展后，首先在巷道頂?shù)装濉⑾飵蛧娚浜穸?0mm、強(qiáng)度C25混凝土，以便對圍巖進(jìn)行控制，同時(shí)方便注漿泵、鉆機(jī)等施工機(jī)械布置。普通左旋錨桿施工完成4排后，開始施工自進(jìn)式錨桿，每施工完成4排自進(jìn)式錨桿后開始進(jìn)行注漿。注漿漿液為水泥單液漿，頂、底板注漿壓力控制在1.5～2.0MPa，巷幫注漿壓力控制在1.0～1.5MPa。注漿完成后再噴射厚度50mm混凝土。具體的支護(hù)施工工藝流程見圖4。

3巷道圍巖變形監(jiān)測

對巷道進(jìn)行修整支護(hù)后，在+380水平軌道巷布置測點(diǎn)，用以監(jiān)測巷道圍巖變形，對巷道支護(hù)效果進(jìn)行判定。具體布置2個(gè)測點(diǎn)，相距為50m，測點(diǎn)每隔1周記錄一次，具體監(jiān)測結(jié)果見表2。

從3.12～6.15時(shí)間段監(jiān)測結(jié)果得出，1號、2號測點(diǎn)圍巖變形量較小，均保持在安全變形范圍之內(nèi)。在整個(gè)監(jiān)測期間，1號測點(diǎn)的圍巖變形量較大，頂、底板變形量最大為16mm，以底鼓為主，底鼓量在10mm;巷幫變形量最大為14mm，以煤柱幫變形為主，變形量為9mm。巷道圍巖變形量穩(wěn)定在低位，不會對巷道后續(xù)的使用帶來不利影響。

+380水平軌道運(yùn)輸巷在受到采動(dòng)動(dòng)壓、圍巖軟弱條件下，采用傳統(tǒng)錨網(wǎng)索支護(hù)方式對頂板、巷幫圍巖進(jìn)行控制，不能起到良好的圍巖控制效果?，F(xiàn)采用錨網(wǎng)索+噴漿+錨注方式，并對底板進(jìn)行強(qiáng)化，有效控制巷道圍巖變形，保證了巷道正常使用安全。這表明，在動(dòng)壓影響下圍巖松軟巷道采用注漿錨桿支護(hù)是一種有效的圍巖控制措施，巷道具體支護(hù)時(shí)應(yīng)根據(jù)圍巖具體巖性，合理確定是否加固底板，對于底板松軟巖層，采用錨注加固方式，可以有效避免由于底鼓引起的巷幫、頂板收斂變形。

4結(jié)論

根據(jù)+380水平軌道運(yùn)輸巷具體地質(zhì)條件、受力環(huán)境，對巷道原采用支護(hù)參數(shù)存在問題進(jìn)行分析，并具體對優(yōu)化后的巷道支護(hù)方案進(jìn)行闡述，采用錨注方式，并適當(dāng)對底板進(jìn)行加固，可以達(dá)到維護(hù)動(dòng)壓影響下泥巖頂、底板以及巷幫的圍巖穩(wěn)定目的。

通過對巷道支護(hù)參數(shù)優(yōu)化，確保了巷道使用安全，避免了巷道圍巖變形量過大導(dǎo)致采區(qū)生產(chǎn)中斷問題，取得顯著效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]許文靜.巷道動(dòng)壓對巷道支護(hù)影響研究[J].山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，30（4）：16-17.

[2]陳義軍，時(shí)松.高應(yīng)力軟巖巷道應(yīng)力調(diào)整支護(hù)思路及應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2019，35（10）：208-212.

[3]趙慧波.高應(yīng)力綜采工作面回采動(dòng)壓對巷道穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)特征研究[J].煤，2019，28（12）：87-89，92.

[4]王猛，鄭冬杰，李杰，等.動(dòng)壓作用大巷破碎圍巖分區(qū)域差異性修復(fù)技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47（11）：255-262.

[5]王立強(qiáng)，和盧斌.大斷面軟巖巷道高強(qiáng)錨注支護(hù)技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2019（10）：47-49.

[6]岳振.黑龍煤業(yè)動(dòng)壓巷道破碎圍巖修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2019，44（5）：108-110，140.

[7]劉康.動(dòng)壓對底板巷道圍巖變形破壞規(guī)律研究[J].能源與環(huán)保，2019，41（9）：158-161.

[8]馬文慧.動(dòng)壓煤巷全錨索支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐[J].機(jī)械管理開發(fā)，2019，34（8）：186-188.