破碎頂板錨注支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

孫磊磊

（山西鋪龍灣煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

1 概述

153采區(qū)軌道下山北側(cè)為153采區(qū)上部車場繞道，南側(cè)為β7-3帶巖墻，東、西側(cè)為太下煤層，頂部為北風(fēng)井工業(yè)廣場保護(hù)煤柱，距地面深度大于899m，巷道設(shè)計(jì)長度630m。153采區(qū)軌道下山原設(shè)計(jì)沿太下煤層頂板施工，拉門施工160m后，由于受地質(zhì)構(gòu)造影響，太下煤層頂板變化較大，影響巷道的正常使用，決定153采區(qū)軌道下山按腰線（-60）在太下煤層中施工。由于太下煤層層理、節(jié)理發(fā)育，造成巷道圍巖較為破碎，為保證153采區(qū)軌道下山正常使用和行人安全，研究決定對(duì)153采區(qū)軌道下山進(jìn)行錨注支護(hù)。巷道頂?shù)装鍘r性如表1所示。

巷道在掘進(jìn)過程中涌水主要來自于頂板砂巖，涌水量最大16m3/h，最小為0.3m3/h，平均涌出量4.3m3/h。掘進(jìn)工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量在0.22～1.89m3/min，瓦斯涌出量較小。巷道掘進(jìn)方向上整體呈現(xiàn)出東高西底，在巷道掘進(jìn)的中間區(qū)域，頂板裂隙較為發(fā)育，且附近發(fā)育有多個(gè)陷落柱，給巷道頂板支護(hù)造成一定的不利影響。

表1 巷道頂?shù)装鍘r性

2 原巷道支護(hù)形式

153采區(qū)軌道下山原支護(hù)形式為錨網(wǎng)+錨索+噴漿聯(lián)合支護(hù)，噴漿厚度100mm，頂部鋼帶使用4.2m、8.0m錨索，間排距0.8m×1.0m，兩幫使用2.4m錨桿，間排距0.8m×0.8m，頂部長錨索長度為10.0m，間排距1.2m×2.0m，巷道支護(hù)斷面圖如圖1所示。由于巷道中間區(qū)域受到陷落柱影響，頂板裂隙也較發(fā)育，巷道在此范圍內(nèi)易發(fā)生頂板冒落，最大冒落深度達(dá)到3.6m，給巷道的正常掘進(jìn)帶來不利影響。

圖1 巷道支護(hù)斷面圖

3 錨注加固支護(hù)方案

針對(duì)原支護(hù)存在的問題，改用中空注漿錨桿進(jìn)行支護(hù)，并進(jìn)行注漿加固，注漿材料選用水泥-水玻璃雙液漿。

（1）在對(duì)巷道頂板進(jìn)行注漿加固前，采用風(fēng)鎬刷巷道兩幫以及頂板，刷出規(guī)格為150mm×150mm、深度在50～70mm的注漿孔，保證注漿錨桿注漿結(jié)束之后，錨桿尾部不超過巷道平面。

（2）施工中空注漿錨桿，對(duì)打好的錨桿及時(shí)進(jìn)行注漿作業(yè)，未施工完成的錨桿，端部應(yīng)注意保護(hù)，防止異物堵塞。在對(duì)錨桿進(jìn)行注漿過程中，隔一排施工一排錨桿，注漿一排。待巷道注漿完成之后，采用水泥漿將風(fēng)鎬刷出的注漿孔抹平。巷道注漿采用的注漿錨桿以及注漿孔參數(shù)如表2所示。注漿錨桿端尾采用橡膠篩進(jìn)行堵漿。

表2 注漿錨桿參數(shù)

（3）中空注漿錨桿間排距

一般情況下采用水泥-水玻璃雙液漿的有效滲透半徑在800～1200mm，為了保證注漿效果，將注漿錨桿的間排距均設(shè)定為1600mm。在矩形巷幫上靠近頂板的幫角位置施工與巷幫夾角為80°的幫角錨桿，距離巷道底板約1800mm，其余的垂直巷幫施工，在巷道幫角靠近底板位置向下施工注漿錨桿，與底板呈30°～45°。

（4）注漿漿液參數(shù)

選用的水泥為超細(xì)水泥，水灰比為0.6：1，每個(gè)鉆孔添加的水玻璃量占水泥凈用量的3%～5%。鉆孔的注漿壓力控制在1.0～1.5MPa。

（5）注漿方式

由于掘進(jìn)的巷道周邊巖層較為松散、破碎，注漿鉆孔過程中可能會(huì)出現(xiàn)串漿而導(dǎo)致注漿鉆孔堵孔現(xiàn)象，因此，注漿過程中采用間隔注漿方法，即同時(shí)注漿的注漿孔間隔3.2m。

（6）注漿順序采用由下而上方式，先注巷道底角鉆孔，再注幫部鉆孔，最后注頂板鉆孔，隔排方式進(jìn)行注漿。錨注支護(hù)斷面圖如圖2所示。

圖2 錨注支護(hù)斷面圖

4 錨注加固施工方法

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工工藝流程

交接班→安全檢查、準(zhǔn)備→出貨→延皮帶→割煤→安全檢查→頂、幫打注錨桿（錨索）、掛網(wǎng)→噴漿→打注漿錨桿→錨注→復(fù)注→清理→循環(huán)結(jié)束。

（2）巷道基本幾何尺寸要嚴(yán)格把握好，巷道最終斷面為使用斷面106%以上，以保證略有微變形的余地，確保二次注漿和巷道正常使用斷面。

（3）施工順序

綜掘機(jī)割煤后，隨即進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，錨網(wǎng)支護(hù)后進(jìn)行噴漿支護(hù)，噴漿厚度100mm，噴漿完成后進(jìn)行錨注支護(hù)。

（4）注漿錨桿用4分鐵管制成，長度1600m、2000mm，間排距1500mm×1500mm，巷道頂部使用長度為2000mm的注漿錨桿，兩幫使用長度為1600mm的注漿錨桿，一次注漿完成后，需對(duì)不穩(wěn)定的巷道進(jìn)行二次補(bǔ)注。注漿前根據(jù)具體情況，對(duì)開裂處進(jìn)行補(bǔ)噴，預(yù)計(jì)二次補(bǔ)注噴漿面積占巷道表面積的60%，厚度50mm。

4.2 鉆孔注漿

（1）注漿錨桿鉆孔施工使用錨桿鉆機(jī)和風(fēng)煤鉆，鉆孔直徑28～32mm，深度大于注漿錨桿長度。

（2）注漿錨桿直徑為Ф20mm，長度為1600mm、2000mm，用4分鐵管制作，桿體上順序鉆有Ф5mm注漿孔，桿體同側(cè)注漿孔距100mm。

（3）底角注漿錨桿規(guī)格同幫注漿錨桿，排距1500mm，下扎角度30°～45°。

（4）注漿錨桿外端用棉紗纏好后，將注漿錨桿插入鉆孔，然后使用特制鐵楔將鉆孔口楔緊、封嚴(yán)堵實(shí)，必須保證注漿時(shí)不漏液。

（5）復(fù)注錨桿間、排距1800mm×1800mm，視其圍巖移近量而定（復(fù)注錨桿數(shù)量預(yù)計(jì)為一次注漿錨桿數(shù)量的60%）。

（6）注漿錨桿外漏長度必須滿足安裝快速接頭及復(fù)噴的需求。

5 注漿效果

在注漿加固巷道中布置4個(gè)表面位移測(cè)站，測(cè)站采用十字星布點(diǎn)法布置和測(cè)量。

表3 觀測(cè)結(jié)果

三個(gè)月后，對(duì)試驗(yàn)巷道進(jìn)行表面觀測(cè)見表3。對(duì)比表明，巷道兩幫移近量最大為52mm，頂板最大下沉量為22mm，滿足了巷道安全使用的需要。

6 結(jié)語

采用錨注支護(hù)對(duì)153采區(qū)軌道下山進(jìn)行支護(hù)加固后，有效解決了巷道圍巖破碎時(shí)的支護(hù)難題，防止巷道出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大大改善了礦井安全狀況。