陶二煤礦軟煤巷道支護技術研究

郭彬

摘要：深部軟煤巷道支護一直是煤礦礦井支護的技術難題之一，經(jīng)分析原因主要是煤巖體自身承載力差，導致巷道礦山壓力顯現(xiàn)劇烈。陶二煤礦22203上巷屬軟煤巷道，巷道自開掘以來礦山壓力顯現(xiàn)劇烈，通過加強支護及煤體注漿技術，改變煤體力學性能，保證了巷道的安全掘進。

關鍵詞：軟煤巷道；礦井支護；煤體注漿；優(yōu)化支護；礦壓監(jiān)測 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD322 文章編號：1009-2374（2015）13-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.079

深部軟煤巷道支護一直是煤礦礦井支護的技術難題之一，分析原因主要是煤巖體自身承載力較差，不能完全發(fā)揮煤巖體主動支護效能，導致巷道礦山壓力顯現(xiàn)劇烈。

北二采區(qū)22203上巷為22203回采工作面區(qū)段回風平巷，巷道布置在2#煤層中，沿2#煤層頂板掘進，巷道標高位于-560m～-593m，巷道賦存深度介于682～714m之間，此區(qū)域2#煤體平均單軸抗壓強度為13MPa，巷道圍巖鉛直自重應力為18.41～19.28MPa，支護方式采用錨網(wǎng)梁索為主的主動支護方式，巷道自開掘以來明顯表現(xiàn)出“三軟、兩大、一快”現(xiàn)象（頂板軟、底板軟、煤層軟、圍巖膨脹率大、圍巖位移量大、巷道變形速度快），巷道開掘15日后頂板最大下沉量達到800mm，兩幫移進量達到900mm，單純的錨網(wǎng)梁索主動支護已很難滿足生產(chǎn)需要，巷道及時進行U型鋼被動補強支護，但實際效果來看，U型鋼變形嚴重、部分U型鋼本體扭曲，卡攬開裂，應用效果不夠理想，可以說常規(guī)支護已很難滿足22203上巷生產(chǎn)需要，必須從增加煤巖體自承能力來抵御礦山壓力顯現(xiàn)，保持巷道穩(wěn)定，而巷幫煤體注漿支護技術正是從根本上增加巖體的內聚力C與巖石的內摩擦角φ，同時保持巖體的整體性來抵御巷道礦山壓力顯現(xiàn)，發(fā)揮圍巖體自承能力。

依據(jù)上述思路進行了22203上巷支護技術改革，改革主要從兩方面進行：一是增加巷道主動支護的剛度及強度；二是進行巷幫煤體注漿增加巷幫煤體強度。通過多種支護方式進行聯(lián)合支護，保持巷道穩(wěn)定。

1 優(yōu)化錨、網(wǎng)、帶支護參數(shù)

依據(jù)巷道礦壓顯現(xiàn)情況分析，巷道原有支護參數(shù)明顯不適合22203上巷支護，主要原因為原有巷道支護強度及剛度偏低，巷道開掘后塑性區(qū)域范圍較大，原有支護體不能發(fā)揮深部錨固作用，根據(jù)上述分析，巷道錨、網(wǎng)、帶支護參數(shù)優(yōu)化主要從以下兩個方面進行：

1.1 應用W型鋼帶替代原有鋼筋梯梁

巷道原設計幫頂之間錨桿連接使用鋼筋梯梁，但從現(xiàn)場實際使用效果來看，鋼筋梯梁焊接強度及剛度偏低，彎曲及開焊現(xiàn)象嚴重，同時護表能力較差，根據(jù)上述實際使用情況采用規(guī)格3.5mm*275mm的W型鋼帶替代鋼筋梯梁，同時將巷道支護排距調整為700mm，應用W型鋼帶后，巷道護表面積達到39.2%。

1.2 增加幫頂錨索支護強度及密度

巷道原有頂錨索支護密度為0.34根/m2，幫錨索支護密度為0.36根/m2，根據(jù)巷道開掘后斷錨統(tǒng)計分析，頂錨索斷錨率在29.3%，幫錨索斷錨率在14.3%，說明錨索支護密度偏低，不能適應巷道礦山壓力顯現(xiàn)，根據(jù)上述情況調整幫頂錨索支護密度，頂錨索調整為20*10000mm的鋼絞線配合11#工字鋼順巷交錯布置進行支護，11#工字鋼長度為2000mm，每個工字鋼穿3根順巷頂錨索，頂錨索布置方式為順巷4列，錨索間排距900mm*700mm，幫錨索選用17.8*6300mm的鋼絞線配合舊U型鋼制作的300*300mm托盤進行支護，幫錨索布置方式為上幫3列，下幫2列，錨索間排距為800mm*700mm。頂錨索支護密度達到1.36根/m2，為原有支護密度的4倍，幫錨索支護密度達到1.19根/m2，為原有支護密度的

3.3倍。

2 注漿施工方案

22203上巷從已掘情況來看，巷道開挖后因幫部煤體強度較低，造成幫部成型效果較差，導致部分托盤不能貼幫，導致支護體失效，根據(jù)上述現(xiàn)象及注漿加固理論，22203上巷注漿由巷道超前預注漿和巷道滯后注漿兩部分組成。

2.1 超前預注漿注漿孔的布置

超前預注漿的目的主要是保證巷道幫部成型，保證支護有效。注漿孔深度為4.0m，注漿孔排距為2.1m，巷道循環(huán)進尺為2.1m，注漿管選用長度2.5m的Φ20mm無縫鋼管制作，注漿孔與巷道走向夾角25°，水平方向為0°，注漿孔布置在迎頭與巷幫拐角處，上拐角每循環(huán)布置兩孔，下拐角布置1孔，注漿孔間距為1000mm，具體布置方式見圖1：

圖1 22203上巷超期注漿孔布置平面圖

2.2 滯后注漿注漿孔的布置

滯后注漿目的主要增加幫部煤體強度，巷道滯后注漿孔深度為4.0m，滯后迎頭15m進行施工，上幫布置兩趟，三花眼布置，下幫布置一趟，注漿孔間排距為1.0m*1.2m，注漿管選用長度2.5m的Φ20mm無縫鋼管制作，注漿孔與巷道走向夾角90°，水平方向為0°，具體布置方式見圖2：

圖2 22203上巷注漿鉆孔布置圖

2.3 鉆孔的施工及注漿管的安放

鉆孔采用風煤鉆施工，鉆頭直徑36mm，封孔采用在注漿管外纏上厚度4mm麻線，同時進行內外兩層封孔，內封孔位置選在距孔口1.5m處，內封孔長度為350mm，外封孔位置選在距孔口0.3m處，外封孔長度為350mm，注漿管纏麻完成后在內外封孔位置澆波雷因，然后安設注漿管，待波雷因膨脹完成封孔后即可進行注漿。

2.4 注漿漿液及注漿壓力要求

注漿液選用325#普通硅酸鹽水泥進行調制，水泥漿的水灰比為0.7∶1，注漿液配合一定比例的水玻璃，縮短凝固時間，攪拌均勻后立即進行注漿。注漿壓力不得小于5.0MPa，并維持30分鐘以上。

3 現(xiàn)場支護監(jiān)測

2014年3月，22203下巷啟用優(yōu)化后支護方案，巷道建立了位移量觀測站，通過連續(xù)兩個月的觀測，得出如下數(shù)據(jù)，如圖3和圖4：

圖3 原有方案與新方案頂?shù)装逦灰屏勘容^

圖4 原方案與新方案兩幫位移量比較

4 結語

第一，通過優(yōu)化支護方案，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結果表明，22203下巷60日的頂?shù)装逦灰屏坑稍械?085mm減少到414mm，為原有頂?shù)装逦灰屏康?8.1%，兩幫位移量由原有的1296mm減少到446mm，為原有兩幫移近量的34.4%，同時巷道自穩(wěn)時間由原有的開掘后45日提前到現(xiàn)在15日左右。

第二，通過應用煤體注水泥漿加固支護技術，煤體單軸抗壓強度由8MPa，增加到15.2MPa，有效的提高了煤體的自承能力。

第三，通過應用優(yōu)化后的支護方案，有效的抑制巷道的礦山壓力顯現(xiàn)，保證了巷道的正常使用。

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（責任編輯：黃銀芳）endprint