不穩(wěn)定圍巖巷道綜合加固技術(shù)研究

張鐘文

（汾西礦業(yè)靈北煤礦， 山西 靈石 031300）

隨著礦井采掘深度增加，掘進巷道遇到承載能力差、強度低等不穩(wěn)定性巖層情況增加，巷道圍巖容易出現(xiàn)變形嚴重問題，從而給巷道正常使用帶來制約[1-3]。眾多的研究學者對不穩(wěn)定巷道圍巖加固技術(shù)展開研究，其中楊永剛等綜合分析采動應力分布以及圍巖巖性，合理確定瓦斯抽采巷層位并采取高強度錨網(wǎng)索、注漿等方式對圍巖進行支護，取得較好圍巖控制效果；李樹清等對斜嶺煤礦破碎圍巖巷道巖性、圍巖變形特征以及控制難點進行分析，并提出使用深部、淺部綜合注漿方式提升破碎煤巖體強度及穩(wěn)定性，從而為巷道圍巖控制創(chuàng)造良好條件；張繼針[6]對全煤巷道圍巖強度低特點，采用數(shù)值模擬技術(shù)方法對巷道掘進、采面回采期間礦壓顯現(xiàn)情況進行分析，并通過注漿錨索對煤巖體進行加固，確保了回采巷道使用安全。上述研究成果為礦井不穩(wěn)定性圍巖巷道支護工作開展提供了經(jīng)驗借鑒，文中就在以往研究成果基礎(chǔ)上，針對山西某礦23 采區(qū)東翼膠帶巷圍巖破碎、不穩(wěn)定問題，綜合使用注漿、噴漿以及錨索等支護方法，對圍巖進行控制，確保了巷道圍巖穩(wěn)定。

1 工程概況

山西某礦主要11 號煤層，煤層厚度、傾角分別為3.9 m、4.2°。23 采區(qū)東翼膠帶巷主要用以采區(qū)煤炭運輸、通風以及行人等，巷道設(shè)計掘進長度為1 530 m，斷面為矩形，寬5.0 m、高3.8 m，沿著11 號煤層底板掘進。11 號煤層頂?shù)装鍘r層以砂質(zhì)泥巖、砂巖為主，圍巖本身裂隙不發(fā)育。

東翼膠帶巷采用EBZ260（B）綜掘機掘進，使用錨網(wǎng)索支護，在巷道掘進至560 m 時受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，圍巖、承載能力不足，從而導致圍巖出現(xiàn)較大變形問題，給巷道后續(xù)使用帶來較大制約。

2 巷綜合加固技術(shù)

2.1 綜合加固方案設(shè)計

2.1.1 巷幫注漿加固

在東翼膠帶巷掘進至560 m 位置時，受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響巷道圍巖破碎。布置窺視鉆孔對煤壁破碎情況進行探測，結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)膠帶巷巷幫煤壁破碎深度介于4～5 m 間，原支護采用的長度2.0 m 錨桿處于巷幫破碎區(qū)，從而導致錨桿支護強度顯著降低，巷幫容易出現(xiàn)大變形以及片幫問題。為此，進行注漿提高巷幫煤體強度，以便控制巷幫變形目的。具體巷幫注加固方案：

1）在巷幫施工水平注漿孔，注漿孔布置2 排并按照“邁步”式方式布置，上排兩排注漿孔間距為2.0 m，其中上排、下排鉆孔與頂板、底板間距均為0.9 m；鉆孔孔深均為6.0 m，間距為2.0 m、鉆孔孔徑42 mm，具體注漿孔布置情況見圖1 所示。

圖1 巷幫注漿孔布置示意圖

2）注漿孔采用風鉆施工，注漿材料選擇聯(lián)邦加固材料，水灰質(zhì)量比控制在（0.6～0.8）∶1.0，當巷幫煤體較為破碎、注漿過程中漏漿嚴重時，可適當降低注漿漿液水灰比。

3）注漿采用專用封孔器進行封孔，封孔長度均為0.5～0.8 m；封孔完成后采用全長一次注漿方式進行注漿，注漿壓力控制在1～2 MPa。

2.1.2 起底刷幫

在對巷幫注漿加固完成后，采用起底刷幫方式恢復巷道斷面。具體采用人工風鎬進行起底刷幫。刷幫完成后對原有錨索進行張拉，從而對巷幫進行臨時支護，并配合使用網(wǎng)孔100 mm×100 mm 的金屬網(wǎng)進行護幫。單次起底刷擴長度控制在2.0 m，刷擴完成后立即對巷幫錨索進行張拉，從而實現(xiàn)巷幫穩(wěn)定。在對錨索張力過程中應注意觀察頂板巖層穩(wěn)定性，當發(fā)現(xiàn)異常時立即停止工作。

2.1.3 圍巖表層噴漿

對巷道圍巖進行噴漿，可封堵圍巖裂隙以及降低注漿漿液外漏目的。在巷道表層噴射厚度100 mm 混凝土層，該混凝土層強度為C20。噴射混凝土中水泥、石灰、黃沙的質(zhì)量比=1∶2∶2，水灰比（質(zhì)量比）控制在0.45∶1.00。在攪拌混合好的混凝土中添加水泥用量4%的速凝劑，提高混凝土層加固效果。

2.1.4 錨索補強加固

待巷幫煤體注漿加固完成3 d 后，開始施工頂板、巷幫補強錨索，具體布置見圖2 所示。在錨索施工過程中若頂板、巷幫錨索處于完好狀態(tài)，則需要進行重新張拉，確保張拉后的錨索預緊力在250 kN 以上。

圖2 頂板、巷幫錨索布置示意圖

2.2 注漿加固安全措施

在膠帶巷使用聯(lián)邦加固材料作為注漿漿液，具體巷幫注漿加固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3 所示。在注漿加固前應嚴格按照規(guī)程、制度進行圍巖穩(wěn)定性檢查，應清除掉頂板、巷幫等位置不穩(wěn)定的活矸、浮煤，確保安全后方可進行注漿加固工作。在注漿過程中應設(shè)置警戒線，無關(guān)人員嚴禁入內(nèi)。

圖3 巷幫注漿加固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

嚴格按照預先設(shè)計的水灰比調(diào)整注漿漿液，在水泥使用前應先用細砂進行篩分，避免大顆粒雜質(zhì)堵篩注漿系統(tǒng)。注漿時盡量確保管路平直，減少不必要的彎曲，同時發(fā)現(xiàn)注漿管堵篩或者注漿壓力急劇增加時，則應立即停機，待查明原因并處理完畢后方可繼續(xù)施工。注漿采用間歇注漿方式，最大注漿壓力不應超過2 MPa，在出漿孔位置嚴禁有人員站立。在注漿過程中可用道木搭設(shè)臨時注漿平臺，并用鉛絲綁扎牢固，人員在臨時注漿平臺上工作時應注意腳下，避免出現(xiàn)意外。

3 結(jié)論

23 采區(qū)東翼膠帶巷掘進過程中在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響下，巷幫煤體破碎、承載能力降低，巷幫在頂板壓力作用下出現(xiàn)較大變形以及片幫等問題，給巷道后續(xù)使用安全帶來較大威脅。為此，提出以注漿、噴漿、錨索補強為核心的綜合加固方式對不穩(wěn)定圍巖進行控制。

依據(jù)東翼膠帶巷實際條件，對注漿、噴漿、錨索補強施工參數(shù)進行設(shè)計，現(xiàn)場應用后，巷道巷幫變形量得以有效控制，其中頂板、巷幫最大變形量分別控制在20 mm、38 mm，巷道綜合加固取得較好的成果。