沖擊地壓煤礦斷層帶巷道維護(hù)加固技術(shù)

崔愛臣

摘要：隨著深厚煤田開采數(shù)量的不斷增加，沖擊地壓災(zāi)害日益凸顯，針對(duì)沖擊地壓礦井主要巷道施工完畢后，斷層區(qū)域巷道由于地壓大，沖擊頻繁，巷道會(huì)發(fā)生低鼓、頂板下沉、開裂、變形等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致冒頂、沖擊地壓事故的發(fā)生。經(jīng)過井下現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間摸索與試驗(yàn)，對(duì)斷層處巷道采用大直徑鉆孔泄壓后，進(jìn)行注漿錨桿、注漿錨索聯(lián)合加固支護(hù)，加固支護(hù)后的巷道整體支撐力增加、變形小，可有效的緩解斷層處的沖擊地壓帶來的危害。

關(guān)鍵詞：沖擊地壓;泄壓孔;錨網(wǎng)索噴;壁后注漿

Abstract： With the continuous increase in the number of deep coal fields， the disaster of rock burst is becoming more and more prominent. After the construction of the main roadway in the mine with a rock burst， the roadway in the fault area will have low drum， roof sinking， cracking， deformation and other phenomena due to the high ground pressure and frequent impact， which in turn leads to roof fall and rock burst accidents. After a long time trial and test in the underground site， after using large-diameter boreholes to relieve pressure at the roadway at the fault， grouting anchors and grouting anchors are used to reinforce and support. After the reinforcement and support， the overall support of the roadway increases and the deformation is small and it can effectively alleviate the harm caused by the rock burst at the fault.

Key words： rock burst;pressure relief hole;anchor mesh cable spray;grouting behind the wall

0? 引言

隨著深厚煤田開采數(shù)量的不斷增加，沖擊地壓的危害日益顯現(xiàn)。采用常規(guī)的卸壓孔施工卸壓方案及普通的錨網(wǎng)噴支護(hù)雖能部分維護(hù)巷道穩(wěn)定，但沖擊地壓煤礦斷層帶巷道受斷層、沖擊地壓雙重影響下?lián)p毀嚴(yán)重，如處于煤礦重要位置則嚴(yán)重危機(jī)煤礦生產(chǎn)安全。本文以孟村煤礦中央帶式輸送機(jī)大巷為背景，論述沖擊礦壓環(huán)境下斷層處巷道圍巖變形規(guī)律，通過對(duì)已掘巷道斷層位置的加固，有效降低沖擊地壓對(duì)該區(qū)段沖擊頻次及強(qiáng)度，保障巷道支護(hù)穩(wěn)定，延緩巷道修復(fù)周期。

1? 工程概況及地質(zhì)構(gòu)造

孟村煤礦位于彬長(zhǎng)礦區(qū)中西部，為沖擊地壓礦井，布置有5條中央大巷，其中中央帶式輸送機(jī)大巷布置在五條大巷中間，基本布置在煤層中，留厚底煤，過DF29斷層附近掘進(jìn)時(shí)，沿?cái)鄬由媳P掘進(jìn)直至揭露斷層，后按斷層落差確定巷道坡度，進(jìn)行全巖掘進(jìn)，直至繼續(xù)沿煤層中部掘進(jìn)。掘進(jìn)期間，斷層附近圍巖破碎，斷層活化嚴(yán)重，采用錨網(wǎng)索噴+U型金屬鵬進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。掘進(jìn)通過一年后，斷層處巷道出現(xiàn)底鼓、兩幫縮進(jìn)，頂板下沉等現(xiàn)象，部分區(qū)域經(jīng)過多次維修，依然無法控制，處于病態(tài)運(yùn)行。

2? 卸壓方案

采用大直徑鉆孔兩幫卸壓，施工卸壓鉆孔采用ZDY-3500型鉆機(jī)施工，泄壓孔垂直于巷幫布置，鉆孔直徑113mm，孔間距2.1m，封孔長(zhǎng)度3m，鉆孔長(zhǎng)度14m。如圖1所示。

3? 支護(hù)方案

采用注漿錨桿、注漿錨索聯(lián)合支護(hù)，原理是將注漿錨桿、錨索的支護(hù)作用與注漿加固作用組合起來，共同作用于巷道圍巖，通過向中空錨桿、錨索壓注漿液，不僅能從根本上保證錨桿、錨索錨固可靠，而且漿液能夠滲透到鉆孔周圍較大范圍的煤巖體裂隙中，對(duì)出現(xiàn)松動(dòng)破壞的煤巖體產(chǎn)生粘結(jié)固化作用，提高其整體性和自承能力，從而大大改善巷道支護(hù)效果。

3.1 高預(yù)應(yīng)力中空注漿錨索技術(shù)參數(shù)如表2所示

3.2 注漿加固材料

使用普通425#硅酸鹽水泥，水灰比1：2，橡膠塞封孔。

圍巖若有含水，在注漿時(shí)應(yīng)先采用水泥+水玻璃的雙液漿進(jìn)行堵水，水玻璃濃度要求在35～42Be之間，模數(shù)控制在2.3～3.0之間，水泥水玻璃體積比一般在1：1～1：0.5之間，然后再進(jìn)行正常的注漿錨桿加固。若僅有滲水，還沒有形成流水或滴水時(shí)，可不用雙液漿堵水;但必須摻入6%的ACZ—Ⅱ型水泥注漿添加劑，以提高加固效果。

3.3 設(shè)計(jì)方案

中空注漿錨索：規(guī)格為Φ21.6×7100mm，每根錨索使用2支MSK2335和2支MSZ2335樹脂錨固劑固定，錨索托盤采用300×300×16mm的Q235鋼板，間排距1500×1400mm，每排5根。

注漿錨桿：規(guī)格為Φ32×2500mm，每根錨桿使用1支MSK2335和1支MSZ2335樹脂錨固劑固定，錨索托盤采用150×150×10mm的Q235鋼板，間排距1000×1000mm。

4? 注漿錨桿、注漿錨索施工方法

首先對(duì)修復(fù)巷道掛網(wǎng)、補(bǔ)打錨桿，并噴漿封閉。

注漿順序?yàn)橄鹊装?，再兩幫、后頂部。巷道兩?cè)對(duì)稱注漿，同時(shí)前后方向采取隔孔注漿方式。

注漿錨桿注漿壓力控制：初始?jí)毫牧汩_始，要緩慢升壓，一般控制在0.5～2.0MPa左右，正常情況下不宜超過2.5MPa，只要進(jìn)漿就不宜升壓太快，最大注漿終壓一般為2.5MPa。

注漿錨桿注漿量控制：正常情況下，注漿錨桿每孔注入水泥量50～100kg左右，當(dāng)注入水泥量超過300kg、注漿壓力仍未達(dá)到注漿終壓時(shí)，可暫停注漿;待0.5小時(shí)后再復(fù)注，若復(fù)注時(shí)注入水泥量超過500kg，壓力仍未達(dá)到注漿終壓時(shí)，應(yīng)檢查是否有漏漿、跑漿現(xiàn)象，然后再換孔注漿，正常情況下先注孔吸漿量大，后注孔孔吸漿量相對(duì)減小。

注漿錨索注漿壓力控制：初始?jí)毫牧汩_始，要緩慢升壓，一般控制在1.0～3.0MPa左右，正常情況下一般不超過3.0MPa，只要進(jìn)漿就不宜升壓太快，最大終壓一般為3.0MPa。

注漿錨索注漿量控制：正常情況下，注漿錨索每孔注入水泥量200～300kg左右，當(dāng)注入水泥量超過500kg、注漿壓力仍未達(dá)到注漿終壓時(shí)，可暫停注漿;待0.5小時(shí)后再復(fù)注。

注漿錨索注漿前加壓固定至100kN，完成后72h以上，即可進(jìn)行再次加壓固定，錨索預(yù)緊力不小于200kN。

注漿錨桿初始?jí)毫牧汩_始，要緩慢升壓，一般控制在0.5MPa左右，正常情況下一般不超過1MPa，只要進(jìn)漿就不宜升壓太快，最大終壓為2.5MPa。

注漿錨索初始?jí)毫牧汩_始，要緩慢升壓，一般控制在2MPa左右，正常情況下一般不超過3MPa，只要進(jìn)漿就不宜升壓太快，最大終壓為3MPa。

當(dāng)注第一孔時(shí)第二孔跑漿，關(guān)閉第二孔閥門，通過第一孔繼續(xù)注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)注漿標(biāo)準(zhǔn)后停止注漿，必需時(shí)可對(duì)第二孔進(jìn)行復(fù)注。

5? 增加經(jīng)濟(jì)效益

中央帶式輸送機(jī)大巷斷層帶受沖擊地壓及斷層雙重影響，巷道掘進(jìn)通過一年后，斷層處巷道累計(jì)頂板下沉13mm，兩幫縮進(jìn)2400mm，部分區(qū)域經(jīng)過多次維修，仍然為病態(tài)運(yùn)行，影響運(yùn)輸系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過采用該支護(hù)技術(shù)，該段巷道6個(gè)月內(nèi)巷道變形最大部位不超過200mm，減少了巷道維護(hù)工程量，提高了巷道使用年限，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6? 結(jié)論

①鉆孔卸壓能夠釋放中央膠帶是送機(jī)大巷斷層帶沖擊地壓，減緩沖擊頻率及強(qiáng)度。

②注漿錨索、錨桿可將泄壓后的不同深度圍巖膠結(jié)凝固，同事錨索錨桿全長(zhǎng)錨固降低了錨桿錨索拉斷脫落傷人的危害。

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