礦井巷道過陷落柱支護技術(shù)研究

李紹琿

（山西煤炭運銷集團掌石溝煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

當(dāng)煤礦井下綜采時，其中一個對其巷道支護的穩(wěn)定性有十分大的影響的因素就是過陷落柱所在的區(qū)域，很容易有片幫、冒頂?shù)犬a(chǎn)生在巷道頂板中，使煤礦井下支護巷道的安全性產(chǎn)生隱患。現(xiàn)在，為了把巷道支護的穩(wěn)定性提高可以使用的方式有補打錨索、補打錨桿、加密支護等，盡管存在一些成效，可是支護整個巷道的效率極低，并且當(dāng)巷道產(chǎn)生變形以后才實行補強巷道，并且在進行施工時，還要維修好幾次，巷道支護的穩(wěn)定性的條件不能符合。

與過陷落柱的真實狀況相結(jié)合，基于分析其受力，取得應(yīng)力在該區(qū)域出現(xiàn)破壞的主要原因，獲得需要把其圍巖的穩(wěn)定性提高，就要把應(yīng)力在圍巖的強度增加，使圍巖穩(wěn)定性得到提高，所以就把新的過陷落柱支護的方案提出來。錨網(wǎng)索+超前注漿共同支護的形式被該方案所使用。根據(jù)實際使用得知，該方案可以把巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量分別下降73.3%、71.9%，提升礦井巷道支護的效率10.6%，應(yīng)用效果較好，該技術(shù)具有一定的推廣應(yīng)用價值。

1 分析過陷落柱的受力

過陷落柱一般是橢圓形的，而且會于構(gòu)造帶所具有的應(yīng)力集中處產(chǎn)生，在構(gòu)造帶的礦壓波動的作用下，就會有應(yīng)力集中出現(xiàn)于靠近陷落柱的位置，進而有裂紋出現(xiàn)在各個方向，當(dāng)?shù)V壓波動與綜采擾動一直影響下，就會使裂紋慢慢擴大至彼此共同聯(lián)系，進而使裂紋帶形成，而且裂紋帶是圍繞著過陷落柱，環(huán)形剪切的集中應(yīng)力會作用到其內(nèi)部。圖1就是過陷落柱的受力示意圖。

經(jīng)過分析受力發(fā)現(xiàn)，在掘進過陷落柱所在區(qū)域時，就會使巖體之前的穩(wěn)定性被破壞，會一起釋放該區(qū)域的應(yīng)力，會導(dǎo)致巷道圍巖所具有的塑性被破壞，導(dǎo)致有流變性出現(xiàn)在圍巖中，將會對其以后的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。所以，若要把巷道所受陷落柱的影響下降，那么就要把巷道圍巖的抗剪切力與結(jié)構(gòu)強度加強，使圍巖的穩(wěn)定性得到提升，防止巷道由于外力擾動而失去穩(wěn)定性[1]。

2 超前注漿加固的使用

一種修復(fù)破碎巷道圍巖的新技術(shù)就是超前注漿加固，該技術(shù)就是使用定量的粘合劑來粘合圍巖中破碎部分，其強度系數(shù)用人為來改變，使圍巖抗剪切的強度與其穩(wěn)定性得以提升。因為裂紋在過陷落柱區(qū)域的深度不小，要把深孔與淺孔都注漿結(jié)合起來，促進整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在破碎地方形成，使整個區(qū)域的抗擾動能力與穩(wěn)定性得到提升。

與井下的狀況相結(jié)合，當(dāng)注漿時，要用注漿的速度、注漿液所具有的粘度、注漿深度來決定注漿的壓力，通常會選取13MPa±12MPa。當(dāng)注漿時，最少要有5排注漿孔，注漿孔的任意一個的孔徑都要在40mm以上，陷落柱的區(qū)域圍巖所具有的塑性區(qū)界限決定了注漿區(qū)域是大還是小。裂紋在注漿區(qū)域的深度決定了注漿孔具體深度，通常會選取10～20m。當(dāng)注漿時，由于要確保注漿液完整的注漿與凝結(jié)，所以選取的方式為遞進式循環(huán)注漿，保證了全部縫隙都有注漿液。圖2就是超前注漿鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖。

3 錨網(wǎng)索支護的使用

集中應(yīng)力在過陷落柱區(qū)域比較大，巷道所應(yīng)有的穩(wěn)定性無法只憑借超前注漿加固來實現(xiàn)，所以，本文就把選取錨網(wǎng)索支護補充的方案提出來。以井下巷道中典型布局為例，圖3就是錨網(wǎng)索支護結(jié)構(gòu)示意圖。

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進行支護時，在頂板位置1排就有5根錨索，而且錨索選用的規(guī)格是SKP 22x1/1720-6300型，相鄰錨索之間的距離設(shè)置成1200mm，相鄰錨索的排距距離設(shè)置成1000mm，巷幫和頂角錨索之間的間距設(shè)置成500mm，在固定所有錨索時都要垂直巷道頂板，護網(wǎng)選用的規(guī)格設(shè)置成100mm×100mm。

在巷幫位置，1排就要安裝4組錨桿，其相關(guān)數(shù)據(jù)是，錨桿的直徑、長度分別是22mm、2400mm，相鄰錨桿的間距設(shè)置成1000mm×1100mm，巷幫與頂角錨桿之間的間距設(shè)置成500mm。錨索在其也是1排安裝4組，其選用的規(guī)格是SKP 22×1/1720-6300型，相鄰錨索的排距、間距分別設(shè)置成1000mm、800mm，在固定所有錨桿、錨索時都要垂直巷道頂板[2]，護網(wǎng)選用的規(guī)格設(shè)置成50mm×50mm。

4 分析使用情況

由于要研究該方案的可靠性，就把位移監(jiān)測傳感器設(shè)置到巷道中，并對比分析在掘進時巷道兩幫與頂板的變化量。得出的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在未優(yōu)化時，巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量是788mm、710mm，當(dāng)優(yōu)化之后，巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量是210mm、199mm，對優(yōu)化前后進行對比發(fā)現(xiàn)，兩者與優(yōu)化前比較分別下降了73.3%、71.9%；提升了礦井巷道支護的效率10.6%，使巷道過陷落柱地區(qū)的穩(wěn)定性得到提高[3]。

5 結(jié)束語

為解決巷道過陷落柱時通常存在的支護效率偏低，圍巖穩(wěn)定性較差的問題，新的過陷落柱支護方案被提出來，并把錨網(wǎng)索+超前注漿共同支護當(dāng)作中心，使巷道過陷落柱支護的可靠性得以完成。根據(jù)實際使用發(fā)現(xiàn)：①把巷道由于陷落柱而使穩(wěn)定性受到的影響降低，這就要把巷道圍巖抗剪切力與結(jié)構(gòu)強度增強，把圍巖本身所具有的穩(wěn)定性提高，阻止巷道由于外力擾動而失去穩(wěn)定性；②當(dāng)注漿時，由于要確保注漿液完整的注漿與凝結(jié)，所以選取的方式為遞進式循環(huán)注漿，保證了全部縫隙都有注漿液；③新的過陷落柱支護方案可以把巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量分別下降73.3%、71.9%，提升礦井巷道支護的效率10.6%。