多次動(dòng)壓影響巷道的圍巖控制方法

牛晉云

（晉煤集團(tuán)成莊礦生產(chǎn)技術(shù)部，山西 晉城 048021）

煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯含量大，采掘銜接緊張，一條巷道服務(wù)兩個(gè)工作面的情況已比較常見。巷道受兩個(gè)工作面回采的動(dòng)壓影響，圍巖裂隙發(fā)育，整體性降低，圍巖變形大，導(dǎo)致巷道極易變形失穩(wěn)，特別是服務(wù)于大采高工作面多次動(dòng)壓影響的巷道，由于其強(qiáng)動(dòng)壓影響，巷道維護(hù)十分困難，對于地質(zhì)條件復(fù)雜情況下的多次動(dòng)壓巷道維護(hù)難度更大，這也是目前我國煤礦面臨的主要巷道支護(hù)難題[1-3]。

1 工程概況

成莊礦主采3#煤層，煤體強(qiáng)度10.05～21.20MPa左右?；卷斠灾猩皫r為主，平均厚度4.8m，單軸抗壓強(qiáng)度79.9～91.2MPa；直接頂以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度2.89m，單軸抗壓強(qiáng)度35.9～65.8MPa；直接底和基本底均是砂質(zhì)泥巖。5308工作面位于五盤區(qū)，工作面走向長度2748m，傾向長度為221m（工作面布置圖如圖1所示）。工作面平均埋深450m，煤層平均厚度6.07m，傾角2～8°，平均5°。工作面采用兩進(jìn)一回方式，53082巷為5308工作面回風(fēng)巷，也是5306工作面進(jìn)風(fēng)巷，將受兩個(gè)工作面回采動(dòng)壓影響。巷道設(shè)計(jì)斷面尺寸為4520×3200mm，采用錨網(wǎng)索支護(hù)，受一次回采動(dòng)壓影響后，局部變形嚴(yán)重處巷道寬度小于4300mm，巷道高度小于2800mm。

圖1 工作面巷道布置示意圖

2 圍巖變形原因分析

成莊礦5306和5308工作面均為大采高工作面，平均開采高度約6m。5306大采高工作面開采后形成采空區(qū)高度大，基本頂會(huì)產(chǎn)生劇烈的回轉(zhuǎn)變形，給工作面前方及兩側(cè)煤體造成較大的影響。工作面?zhèn)认蛑С袎毫τ绊懛秶啾绕胀ňC采工作面范圍更大，應(yīng)力集中系數(shù)更高，圍巖破碎范圍增大，工作面動(dòng)壓影響強(qiáng)烈，使得53082巷道圍巖裂隙發(fā)育，圍巖變形大。加之5308工作面開采強(qiáng)動(dòng)壓影響，使得原本已經(jīng)處于屈服狀態(tài)的煤巖體再次經(jīng)受強(qiáng)動(dòng)壓影響，煤巖體進(jìn)一步破壞，喪失殘余支撐強(qiáng)度，從而導(dǎo)致巷道失穩(wěn)破壞。因此，對于多次動(dòng)壓影響巷道，在進(jìn)行巷道錨桿索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的基礎(chǔ)上，需進(jìn)行注漿加固。結(jié)合巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線和多次動(dòng)壓影響巷道圍巖應(yīng)力演變特點(diǎn)，需采取注漿加固，提高巷道圍巖整體性，從而提高圍巖持續(xù)承載的能力。

3 巷道圍巖加固

3.1 錨桿索補(bǔ)強(qiáng)

由于巷道變形較大，需對巷道進(jìn)行起底，起底后巷高不小于4800mm。為保持巷道穩(wěn)定，需對巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，頂板采用Φ22×7400mm高強(qiáng)錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，每排3根，間排距為1700×2000mm，預(yù)緊力250kN。起底后巷幫下部打設(shè)2根錨桿，支護(hù)參數(shù)與原支護(hù)保持一致，并采用Φ22×4300mm高強(qiáng)錨索對巷幫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)后錨桿為3-2-3形式，間排距為1400×1000mm，預(yù)緊力150kN。錨索采用加長錨固，1根快速錨固劑，2根中速錨固劑。

3.2 注漿加固方案

（1）圍巖結(jié)構(gòu)調(diào)查。為了了解掌握巷道圍巖破壞情況，分析圍巖變形原因，確定巷道加固方案，對53082巷圍巖內(nèi)部進(jìn)行了鉆孔窺視，調(diào)查巷道圍巖破壞的深度和裂隙發(fā)育的程度。現(xiàn)場共布置測站四組，每組布置三個(gè)鉆孔，兩幫各一個(gè)，頂板一個(gè)，鉆孔深度10m。綜合各組鉆孔窺視情況可知，53082巷圍巖整體破損嚴(yán)重，深部巖層較完整，淺部裂隙較為發(fā)育。在巷道圍巖變形嚴(yán)重的區(qū)域，頂板上方1.5m處巖層裂隙明顯；在巷幫及頂板1.5～4.5m深度范圍，巷幫及頂板圍巖較破碎；在巷道圍巖4.0～8.0m深度范圍，巖層出現(xiàn)局部裂隙，巷道圍巖極其破碎，且在6.0m深度圍巖破損情況較為嚴(yán)重。

（2）注漿加固方案。為保證巷道注漿加固效果，防止?jié){液從原支護(hù)的錨桿、錨索孔中和圍巖表面裂隙中漏出，采用層次注漿方案。首先采用淺孔注漿對錨桿、錨索孔中的孔隙和圍巖變形產(chǎn)生的裂隙進(jìn)行封堵，之后再采用深孔進(jìn)行深部圍巖加固。

①鉆孔布置

淺孔注漿孔布置：巷道頂板及巷幫淺部注漿鉆孔深度均為2.0m，布置形式均為4-3-4布置，且頂板與兩幫鉆孔交錯(cuò)布置，即頂板布置3個(gè)注漿鉆孔時(shí)，兩幫各布置4個(gè)鉆孔；頂板淺部注漿鉆孔間排距為1200×2000mm，巷幫淺部注漿鉆孔間排距為1500×2000mm；控制好注漿鉆孔與錨桿、錨索的間距。如圖2所示。

圖2 淺部注漿鉆孔布置圖

深孔注漿孔布置：在巷道圍巖變形輕微區(qū)，僅對巷道兩幫進(jìn)行注漿加固，深部注漿鉆孔深度為6.0m，布置形式及間排距與淺部鉆孔保持一致。在巷道圍巖變形嚴(yán)重區(qū)域，對巷道頂板及兩幫均進(jìn)行注漿加固，巷幫注漿鉆孔深度為8.0m，頂板鉆孔深度為6.0m，鉆孔布置形式及參數(shù)均與淺部注漿鉆孔保持一致。

②注漿材料及管路

采用525#普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑制備素水泥漿，在進(jìn)行注漿堵漏時(shí)，要用水泥-水玻璃雙液漿的成分進(jìn)行施工。A1216鋁塑管作為注漿管，同時(shí)準(zhǔn)備橡膠材質(zhì)的止?jié){塞和鋼管。

③注漿方式及壓力

采用孔內(nèi)下射漿管的全長一次注漿方式，淺孔注漿壓力為2MPa，深孔注漿壓力不小于6MPa。

④注漿加固時(shí)機(jī)

淺部注漿鉆孔在打鉆施工完成后即可進(jìn)行注漿，封堵淺部裂隙；深部鉆孔注漿加固需結(jié)合巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線和多次動(dòng)壓影響巷道圍巖應(yīng)力演變特點(diǎn)，根據(jù)巷道圍巖裂隙發(fā)育情況，在5308工作面回采達(dá)到鉆孔附近時(shí)方可進(jìn)行注漿，注漿鉆孔超前工作面距離不大于15m。

4 效果檢驗(yàn)

采用“十字”測點(diǎn)法，對53082巷圍巖變形情況進(jìn)行觀測分析，從而對巷道加固效果進(jìn)行考察。對多組巷道圍巖變形情況進(jìn)行匯總分析后，得到巷道圍巖頂?shù)准皟蓭妥冃稳鐖D3所示。

圖3 巷道圍巖變形量

由圖3可見，巷道采用錨桿索補(bǔ)強(qiáng)加固及巷道圍巖注漿加固的綜合技術(shù)措施后，取得良好的控制效果，巷道兩幫最大移近量為376mm，頂?shù)装遄畲笠平繛?02mm。

5 結(jié)語

結(jié)合成莊礦53082巷情況，通過分析厚煤層大采高工作面多次動(dòng)壓影響巷道圍巖受力情況和圍巖變形特點(diǎn)，提出了多次動(dòng)壓巷道圍巖加固方案。采用錨桿索補(bǔ)強(qiáng)加固，并配合淺部裂隙封堵和深部圍巖加固的層次注漿加固技術(shù)，對多次動(dòng)壓巷道進(jìn)行井下加固，巷道圍巖變形控制效果較好，能夠滿足工作面安全生產(chǎn)使用要求。