極破碎圍巖條件下巷道支護(hù)控制技術(shù)研究

王會(huì)然

（河南能源化工集團(tuán)義煤公司 常村煤礦，河南 義馬 472300）

1 工程概況

義馬煤業(yè)集團(tuán)常村煤礦21122 工作面下巷布置在21141采空區(qū)下，內(nèi)錯(cuò)21141上巷30m，采用半圓拱斷面，全斷面錨網(wǎng)（索）支架36U-5.6m 拱型可縮性支架，拱頂背網(wǎng)后背木復(fù)合支護(hù)，棚距0.7m。在下巷掘進(jìn)至下巷口以里140m 接近2-3煤與2-1煤合并線時(shí)，頂板異常破碎，冒頂高度在2～3m，掘進(jìn)前方片幫2～3m，頂錨桿、錨索無(wú)法施工，為保證工作面正常接替，掘進(jìn)采用“撞楔法”施工，即采用管縫錨桿配合5m 長(zhǎng)道鐵的方法超前控頂，支架36U拱形支架強(qiáng)行通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)，全長(zhǎng)350 m。隨著21122綜放工作面回采工作的進(jìn)行，該段巷道支護(hù)強(qiáng)度低，變形嚴(yán)重，兩幫位移量在1～2m，底板臌起，頂板下沉，巷高只有1.5～2.0m，設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面26.5m2，目前只有6m2，巷道斷面收縮率高達(dá)78%，36U 拱形支架扭曲變形，已嚴(yán)重影響下巷皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)及行人安全。因此，必須對(duì)該段巷道重新擴(kuò)修加固，保證皮帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)及通風(fēng)行人安全。

2 支護(hù)方案分析

由于該段巷道頂板異常破碎，冒頂高度在2～3m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，擴(kuò)修前需對(duì)該段巷道頂板圍巖采用注單液水泥漿進(jìn)行固化處理，以保證擴(kuò)修期間頂板安全。而后采用兩幫錨網(wǎng)配合5m×3.3m（梁×腿）工字鋼對(duì)子棚聯(lián)合支護(hù)，架棚后順皮帶兩側(cè)打液壓抬棚進(jìn)行加固，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。

2.1 注漿加固技術(shù)參數(shù)分析

2.1.1 注漿加固設(shè)備及相關(guān)參數(shù)

ZBY50／7.0-11煤礦用液壓注漿泵一臺(tái)及配套構(gòu)件，支腿式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)一部，接桿型鉆桿一套（鉆桿總長(zhǎng)8m 及Φ28mm 鉆頭），Φ25高壓管，電源及配套電纜。專用注漿管（20mm 管制作而成）及配套接箍，425＃水泥、清水、潔凈的儲(chǔ)液桶等，注漿液的配比濃度為：水∶水泥=1∶1.5（重量比）。

2.1.2 注漿孔布置及施工順序

順巷道方向布置3 排注漿孔，排距2.0 m，每排3 個(gè)孔，間距1.5m，依次序向前打設(shè)注漿孔。注漿孔與巷道水平方向呈50°夾角向里打設(shè)，左右兩側(cè)孔分別外扎20°?？咨罹鶠?m，孔徑28mm，21122下巷注水泥漿鉆孔布置見(jiàn)圖1。施工工序?yàn)椋捍蜃⑸淇住错樞虬惭b、固定注射管：先安裝2 m 長(zhǎng)槍頭管、再上中間接管（根據(jù)鉆孔深度確定）、最后裝2m 長(zhǎng)封堵管→封孔、聯(lián)接及注射→換孔注射→沖洗管路。

2.2 工字鋼對(duì)子棚與液壓抬棚聯(lián)合支護(hù)技術(shù)工藝

2.2.1 工字鋼架棚支護(hù)參數(shù)分析

工字鋼對(duì)子棚支架規(guī)格：上凈寬4.7 m，下凈寬6.1 m，凈高3m，棚腿水平夾角80°，支架柱窩深均0.3m，棚距為0.8m，柱腿支于實(shí)底，確保支架堅(jiān)實(shí)有力，兩幫空幫讓壓0.3m。

棚間打設(shè)鋼筋拉桿，頂梁距梁口1 m 外安裝拉桿，并棚間打鋼筋拉桿，頂梁2根，幫每側(cè)1根，共計(jì)每棚4根拉桿（拉桿用Φ16mm、長(zhǎng)780mm 長(zhǎng)鋼筋制成，兩側(cè)彎成50 mm 直彎）；且每棚拉桿處及梁口處打方木撐桿加固，木撐桿規(guī)格為40mm×40mm×680mm。

2.2.2 液壓抬棚支護(hù)（見(jiàn)圖2）

（1）液壓抬棚的支護(hù)參數(shù)及其優(yōu)點(diǎn)。巷道架設(shè)工字鋼棚后，順皮帶兩側(cè)打連續(xù)液壓支架加固，液壓支架距皮帶兩側(cè)0.1～0.2 m。液壓抬棚參數(shù)如下：立柱中心距1500 mm；支架高度2275～4665 mm；頂梁2800 mm×285 mm（長(zhǎng)×寬）；底梁2500 mm×600 mm（長(zhǎng)×寬）；立柱：缸徑200mm，柱徑185mm；立柱行程2390mm（其中液壓行程1250mm，機(jī)械行程1140mm）。安全閥開(kāi)啟壓力35MPa；支架工作阻力2200kN。

由于液壓抬棚底座面積大（液壓抬棚底座面積為0.95 m2），減小了支架所受的壓強(qiáng)，支架不容易鉆底。同時(shí)，其立柱為大立柱，立柱基本不變形，大大提高了支架抗變形能力，提高了巷道整體支撐力。

（2）施工方法。安裝液壓抬棚時(shí)，必須按先底座再立柱后頂梁的順序安裝，在安裝頂梁時(shí)，首先將2個(gè)導(dǎo)鏈掛在牢固的抬棚上，分別栓住頂梁的兩端，緩慢吊起，吊到適當(dāng)?shù)奈恢迷倥c立柱連接，施工時(shí)要有專人負(fù)責(zé)安全工作。安裝好后向液壓抬棚立柱內(nèi)注入壓力不小于30 MPa的乳化液，同時(shí)將液壓抬棚升緊升牢后再回需要安裝第二架液壓抬棚位置的單體柱。安裝后，定期對(duì)液壓抬棚支架進(jìn)行補(bǔ)液，確保液壓抬棚支架的初撐力，并定期對(duì)歪倒的液壓抬棚進(jìn)行扶正，其支護(hù)效果見(jiàn)圖2。

圖2 液壓抬棚支護(hù)

3 支護(hù)效果分析

常村煤礦21122下巷自2013年7月8號(hào)從890棚往外開(kāi)始對(duì)21122下巷冒頂區(qū)預(yù)注漿，注漿期間個(gè)別地區(qū)巷道頂板漏漿嚴(yán)重現(xiàn)象，原因?yàn)槠扑轫敯辶严哆^(guò)大，待凝固后再繼續(xù)補(bǔ)注，注到664棚，共計(jì)注漿941 袋。2013 年9月17號(hào)開(kāi)始對(duì)832～797棚擴(kuò)修，擴(kuò)修期間未發(fā)生冒頂現(xiàn)象，注漿效果較好，且巷道擴(kuò)修使用至今，巷道底板臌起，頂板下沉現(xiàn)象明顯減慢，有效地避免支架鉆底、頂板離層下沉、底板底臌等現(xiàn)象的發(fā)生，保證了巷道的正常使用。

采用對(duì)破碎冒頂區(qū)預(yù)注漿加固，工字鋼對(duì)子棚與液壓抬棚聯(lián)合支護(hù)技術(shù)工藝，相較于傳統(tǒng)的修護(hù)支護(hù)工藝相比較，能夠更加有效的提高修護(hù)效率及支護(hù)強(qiáng)度，具有成本低、修復(fù)加固效果好、巷道服務(wù)年限長(zhǎng)、施工安全易操作等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)將松散破碎的煤體膠結(jié)成整體，提高了煤體自身強(qiáng)度，能起到有效的封閉作用，隔絕空氣，抗風(fēng)化、防水，頂板煤層免于暴露在空氣中，防止自燃。因此該技術(shù)在常村煤礦的成功試驗(yàn)，具有很高的應(yīng)用前景，尤其對(duì)大工程量巷道擴(kuò)修施工有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。