深井主要硐室聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

龍建良

安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院，安徽淮南 232001

深井主要硐室聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

龍建良

安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院，安徽淮南 232001

新集集團(tuán)劉莊煤礦西區(qū)充電整流硐室原采用29U型棚支護(hù)，在高地應(yīng)力作用下，造成該硐室底板臌起，U型棚變形，影響安全生產(chǎn)。為此，采用反底拱、澆注混凝土、固棚錨桿以及注漿等聯(lián)合支護(hù)形式進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明此支護(hù)方式有效地控制了圍巖的變型破壞，取得了良好的支護(hù)效果。

深井；反底拱；注漿；聯(lián)合支護(hù)

1.概況

新集集團(tuán)劉莊煤礦西區(qū)充電整流硐室標(biāo)高-747m，其中充電硐室斷面規(guī)格為：凈寬×凈高=6000mm×5250mm，S凈=27.63m2。充電整流硐室原采用29U型棚支護(hù)，在高地應(yīng)力作用下，造成該硐室底板臌起，U型棚變形，影響安全生產(chǎn)。巷道底板以張拉破壞為主，部分位置處在屈服后的恢復(fù)狀態(tài)，巷道破壞主要是從底板開始，最終導(dǎo)致巷道底板在拉應(yīng)力的作用下破裂、底臌。因此，要對(duì)深部高應(yīng)力巷道的底板進(jìn)行有效支護(hù)。為此，對(duì)此段巷道采用架設(shè)反底拱，澆注混凝土，對(duì)棚腿采用錨桿加固，以及全斷面注漿等聯(lián)合支護(hù)形式維護(hù)巷道。

2.施工方案

2.1臥底采用松動(dòng)炮破，輔以人工風(fēng)鎬挖掘成形，PC-60B耙矸機(jī)裝巖，1.5噸礦車出貨；松動(dòng)炮采用普通鉆爆法， 配7655風(fēng)錘打眼，φ32mm一字形鉆頭，爆破采用φ27mm×430mm直徑礦用三級(jí)水膠炸藥，毫秒延期電雷管，水炮泥及黃泥做炮泥，毫秒延期電雷管、MFB-200起爆器起爆，炮眼深不超過1m，每眼裝藥量不超過1卷（0.3Kg），每次炮眼起爆眼數(shù)不得超過20個(gè)。

2.2施工反底拱前應(yīng)按反底拱輪廓將底部找齊，反底拱為兩節(jié)結(jié)構(gòu)36U型鋼半切圓拱，反底拱底梁焊接在站腿上，兩節(jié)底梁搭接為500mm，位于反底拱的中間，采用棚卡螺栓固定，站腿與修護(hù)后硐室36U型棚腿搭接500mm，采用一組卡欄固定，反底拱梁間距同充電硐室U型棚間距相同，安裝反底拱時(shí)，應(yīng)先固定棚腿兩側(cè)，后搭接底梁中部，最后將螺絲擰緊上牢，搭接出現(xiàn)間隙時(shí)用鐵楔楔緊。安裝好后，打固棚錨桿，然后澆注混凝土，最后全斷面注漿加固圍巖。

3.架設(shè)反底拱技術(shù)要求

3.1臥底施工要求：臥底深度：腰線下（兩幫1910mm，硐室中心腰線下至底梁下口3216mm，臥底寬度：以巷道實(shí)際寬度為準(zhǔn)。

3.2反底拱鋼棚安設(shè)要求：底梁間搭接為500mm，底梁與U型棚腿搭接為500mm，若底梁站腿與棚腿出現(xiàn)間隙時(shí)，采用上一組卡纜，另打一組護(hù)腿錨桿進(jìn)行安設(shè)，錨桿規(guī)格為:22mm×2500mm，Z2850型樹脂錨固劑，每根錨桿配3卷，配合U型卡欄固定，每側(cè)一組2根錨桿，分別位于棚腿兩側(cè)，錨桿與卡纜間距為400mm，錨桿外露15mm～50mm，扭矩不得小于200N.M。附反底拱施工斷面圖見圖一。

3.3澆筑混凝土要求：反底拱澆筑砼強(qiáng)度為C30, 砼配合比為：水泥：砂子：石子=1：2.21：3.59（重量比），水灰比0.47，砂子為中粗砂，石子粒徑為Φ16mm～32mm,水泥使用PC42.5復(fù)合普通硅酸鹽水泥。

圖一 反底拱施工斷面圖

3.4打地坪要求：反底拱澆筑施工后，從腰線下1350mm打至1050mm（地坪），腰線至軌面1000mm；人工拌料時(shí)，水泥、砂子、石子必須要拌和均勻；反底拱澆筑砼施工時(shí)，要嚴(yán)格砼配比。澆筑過程要加強(qiáng)振搗；地坪厚度為300mm，地坪施工時(shí)要確保表面平整，沒有凹凸現(xiàn)象。

4.注漿施工技術(shù)要求

4.1 施工工藝

安裝好注漿泵、攪拌桶、清水泵、漿液桶及管路，形成注漿系統(tǒng)→搭設(shè)腳手架→布置注漿眼孔→打好注漿眼→清掃孔眼、安裝錨注錨桿→水泥液攪拌均勻→注漿(安全檢查貫穿整個(gè)循環(huán)過程)。

4.2 技術(shù)要求

4.2.1 漿液制作要求

漿液制作時(shí)，嚴(yán)格掌握注漿參數(shù)、漿液配比，水灰比，以滿足設(shè)計(jì)要求。注漿材料以單液水泥漿為主，注漿水泥采用Pc32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比為1：1；若單孔注漿壓力小，注漿量稍大，也可在單液水泥漿中加入水泥量的15%～20%粉煤灰與其均勻攪拌注入，以節(jié)約材料，降低成本每桶漿液配制：攪拌桶容積0.39立方，滿桶時(shí)：用水300公斤、水泥6袋；2/3處：用水200公斤、水泥4袋。漿液需充分?jǐn)嚢杈鶆颍⒃诜艥{口處設(shè)置過濾網(wǎng)，以防結(jié)塊水泥等雜物吸入漿管內(nèi)。（附純水泥漿液（不加附加劑）現(xiàn)場(chǎng)配制表）

表一：純水泥漿液（不加附加劑）現(xiàn)場(chǎng)配制表

4.2.2 錨注孔施工要求

在施工錨注孔時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)間排距和角度布置，間排距最大誤差控制在±100mm以內(nèi)，孔深誤差控制在±100mm范圍以內(nèi)，頂、幫錨桿角度不小于75°。錨注鉆孔的規(guī)格：錨注鉆孔深度，根據(jù)有關(guān)技術(shù)要求：頂、幫注漿孔深度為2.5m。錨注鉆孔的間排距：1.6m×1.8m。

4.2.3 注漿錨桿采用無縫鋼管制作，幫、頂錨注錨桿為2000mm，鋼管直徑Ф22mm，壁厚為3mm，桿體上每隔300mm均勻鉆出Ф6mm注漿孔。管口螺紋M22mm，管終端呈稍扁狀，以增加注漿出口壓力。

4.2.4 注漿系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)要求

注漿前，先對(duì)各連接管路、閥門、設(shè)備等進(jìn)行檢查后用清水調(diào)定注漿壓力到需要的規(guī)定壓力。注漿擴(kuò)散半徑按巷道圍巖裂隙考慮，取3.5m～4.0m。正常注漿壓力為1.0 MPa～2.0MPa，注漿終壓達(dá)到2.0MPa，穩(wěn)定時(shí)間達(dá)5min為止。

4.2.5 注漿技術(shù)要求

注漿中，當(dāng)注漿孔達(dá)到設(shè)計(jì)終壓后，降低流量10min，即可停機(jī)關(guān)閉注漿閥，再開啟泄壓閥后才能換孔注漿。注漿閥待漿液初凝約半小時(shí)后 ，方可拆卸。附西區(qū)充電硐室錨注斷面布置圖（圖二）。

圖二 西區(qū)充電硐室錨注斷面布置圖

5.支護(hù)結(jié)果

完整的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)資料可以為巷道支護(hù)實(shí)施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是巷道支護(hù)工程得以鞏固和發(fā)展的重要保證。新集劉莊煤礦西區(qū)充電硐室支護(hù)好后對(duì)底臌量進(jìn)行了檢測(cè)，底臌量檢測(cè)結(jié)果如圖三所示。

圖三 西區(qū)充電硐室底板底臌量——時(shí)間關(guān)系曲線圖

從底板底臌量與時(shí)間的關(guān)系圖可以看出，支護(hù)好后5天內(nèi)底臌量為4mm，18天內(nèi)底臌量為6mm，38天內(nèi)底臌量為7mm，45天內(nèi)底臌量為7.3mm，45天后趨于穩(wěn)定。

由此可見，通過對(duì)此段巷道架設(shè)反底拱、澆注混凝土、施工固棚錨桿以及注漿等聯(lián)合支護(hù)，巷道的穩(wěn)定性得到明顯加強(qiáng)，巷道全斷面注漿很好地控制了巷道的變形，保證了巷道的圍巖的穩(wěn)定性，架設(shè)反底拱很好地控制了底板臌起，形成了一個(gè)有效的支護(hù)組合拱，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。取得了良好的支護(hù)效果，對(duì)于深井主要硐室有一定的推廣應(yīng)用前景。

[1] 邱忠華.大斷面中央泵房施工實(shí)踐[J].中國(guó)科技信息雜志. 2009；13:49+54

[2] 雷忠青.同煤集團(tuán)虎龍溝煤礦巷道支護(hù)優(yōu)化技術(shù)探析[J].中國(guó)科技信息雜志.2010；23:66-67

[3] 郭守泉. 深部礦井壓力顯現(xiàn)規(guī)律與錨索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[D]. 中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù). 2005

[4] 龍強(qiáng); 段偉; 毛紅川. 煤礦支護(hù)產(chǎn)品的應(yīng)用與研究[J].煤礦機(jī)械. 2008；11:15

[5] 杜計(jì)平. 采礦學(xué)[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社. 2009；52-75

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.033

龍建良（1978年2月），性別 男，安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院 礦業(yè)工程專業(yè)在讀工程碩士。