關于麥垛山煤礦軟巖含水巷道支護的探索與應用

趙振飛

摘 要：本文以麥垛山煤礦輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷支護方式的使用為例，著重分析軟巖含水層巷道的特點及采取的支護方式，為以后解決同類問題提供參考和依據(jù)。

關鍵詞：軟巖；含水層；支護

軟巖含水是是困擾我國乃至世界上煤礦生產建設的主要難題之一，具有施工技術難、速度慢、成本高、建設周期長的特點。隨著西部開發(fā)力度的加大，軟巖含水巷道的支護技術必將成為研究的關鍵點進行解決。

1 輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷現(xiàn)狀

麥垛山輔助水平車場及車場聯(lián)絡巷。巷道主要布置在2煤頂、底板中，部分巷道穿2煤煤層。圍巖軟弱，遇水強度損失嚴重，泥化膨脹，頂板富含水，圍巖自承載能力差，使用錨桿錨索支護后，頂板過水通道打通，頂板淋水大，頂板下沉，底鼓明顯。

1.1 巖石強度

巖石強度如表1所示。2煤頂板多為粉砂巖，次為泥巖及細粒砂巖，遇水強度損失嚴重；2煤底板以粉砂巖為主，次為泥巖和少量的炭質泥巖，膨脹粘土巖類，屬于極軟弱巖層，遇水泥化膨脹。2煤頂板上方大約5m為含水層，厚度為23.2m，預計涌水量為120-150m3/h。支護施工中應盡可能避免打通頂板水通道。

2 輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷原有支護形式分析

2.1 巷道原有支護形式及變形情況

麥垛山輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷初次支護為錨網(wǎng)噴：錨桿型號Φ20×2200mm，間排距800mm×800mm，錨索Φ17.8×7300mm鋼絞線，間排距2000×3000mm。底部澆筑300mm厚C25混凝土，兩幫及頂部噴150mm厚C20混凝土。初次支護后數(shù)日內巷道頂板離層，下沉明顯，底鼓較大，兩幫有鼓出現(xiàn)象；特別是頂板淋水較大，錨索孔出水較多。巷道越接近輔助水平車場變形越大。

2.2 巷道漏頂與底鼓

2013年7月12日輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷突然發(fā)生漏頂，漏頂范圍十多米，漏下矸石數(shù)十立方。漏頂后前方使用木垛和單體液壓支柱臨時支護，進行注漿封堵加固，巷道漏頂發(fā)生后，采用錨網(wǎng)噴+U25型鋼支架進行支護，底板澆筑混凝土。U25型鋼支架間距700mm。輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷底板澆筑施工完畢大約10天后，巷道出現(xiàn)明顯的底鼓現(xiàn)象。U型鋼支架肩部出現(xiàn)明顯變形。漏頂情況及處理。

綜上可以判定：

1）輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷2煤頂板5m以內圍巖巖性破碎，不具備可錨性。

2）錨索長度大于5m時導通含水層。由于頂板是泥質膠結的砂巖，經(jīng)過裂隙水沖刷泥質被帶走，巖性軟化，容易冒落。底板巖層遇水還會泥化，加劇底臌。

3）U型鋼支架承載能力U25型鋼每架的承載力約40噸，支護能力只有約0.3MPa，難以有效防治巷道漏頂，無法控制巷道底鼓。

4）軟巖含水巷道頂?shù)装鍑鷰r應力大，錨網(wǎng)噴及U型鋼棚支架等常規(guī)支護無法保證巷道穩(wěn)定，即使暫時穩(wěn)定，將來也難以承受掘進及采動雙重擾動影響。需要加強支護，增大支護強度。

3 鋼管混凝土排架支護技術

鋼管混凝土排架結構是隨著科技進步而出現(xiàn)的一種新型結構形式，是一種具有優(yōu)良力學性能的新型材料，鋼管混凝土的構件軸心受壓時，由于鋼管產生緊箍效應，核心混凝土的強度大大提高，而鋼管又能充分發(fā)揮強度作用，因而構件的抗壓強度大大增加，同時由于兩種材料同時受力，使得結構構件具有良好的塑性和韌性。

4 鋼管混凝土排架支護技術在寧煤集團的應用（清水營煤礦）

清水營煤礦副立井+786m水平井底車場及臨時水倉，巷道主要布置在2煤頂、底板中，部分巷道穿2煤煤層，2煤底板巷道圍巖承載力為5～12MPa，膨脹粘土巖類，屬于極軟弱巖層。

井底車場臨時水倉支護數(shù)月內先后經(jīng)歷初次支護和兩次次返修，均已失敗告終，支護后巷道變形嚴重，底鼓最大處達1.4m，頂?shù)装鍘捉呛稀５谒拇沃ёo即第三次返修使用鋼管混凝土支架，鋼管混凝土支架支護后至今已接近半年，巷道穩(wěn)定，巷道幾乎無變形。

5 結語

麥垛山煤礦輔助水平井底車場及車場聯(lián)絡巷使用鋼棚支護后，短時間內已出現(xiàn)大面積底鼓現(xiàn)象，需重新起底處理，巷道維護困難，維護周期短，維護費用高。

清水營煤礦鋼管混凝土排架支護新工藝的使用為我們提供了一種新思路，新方法，但新工藝同時存在一定的問題，鋼管混凝土支架對圍巖自身強度要求較高，而且架設鋼管混凝土支架施工速度慢，工序復雜，掘進工程量大，不利于巷道的快速掘進。為此，新工藝在投入使用過程中必須進行技術改進和工藝優(yōu)化才能在特殊的地質條件下得到廣泛的應用。