邢夏冰

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交 030205）

1 工程概況

南五下組煤輔助運(yùn)輸下山巷道成型時(shí)間較久且受工作面回采應(yīng)力影響，出現(xiàn)了頂板下沉，兩幫變形嚴(yán)重的情況，在前期該巷道進(jìn)行過(guò)多次返修，但都沒(méi)有取得理想的效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，南五下組煤輔助運(yùn)輸下山里程500 m以下兩幫變形嚴(yán)重，巷道寬度僅為3.5 m，里程700 m后與南五下組煤輔助皮帶下山之間煤柱破碎嚴(yán)重，煤柱支撐力不足，頂板明顯向煤柱側(cè)傾斜。為減少兩幫變形，現(xiàn)決定在后續(xù)修復(fù)過(guò)程中使用新型錨固注漿體系對(duì)煤柱進(jìn)行加固。

2 新型錨固注漿體系支護(hù)技術(shù)方案

2.1 技術(shù)方案

首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察情況制定南五下組煤輔助運(yùn)輸下山全斷面錨注支護(hù)修復(fù)方案，里程500～800 m巷道進(jìn)行全面復(fù)修，需進(jìn)行擴(kuò)幫，重新支護(hù)，里程800～1 300 m巷道需在原支護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行注漿加固。

2.1.1 500～800 m段

煤柱幫部支護(hù)采用“左旋螺紋鋼錨桿+中空注漿錨索+鋼筋網(wǎng)”對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，兩幫選用“Φ20 mm×2 000 mm左旋螺紋鋼全長(zhǎng)錨固樹脂錨桿支護(hù)，錨桿間、排距2 700 mm×1 000 mm，錨索采用Φ22 mm×7 300 mm中空注漿錨索，間排距900 mm×2 000 mm；全斷面加掛鋼筋網(wǎng)，注漿終壓不小于4 MPa（見(jiàn)圖1）。2.1.2 800～1 300 m段

煤柱幫部布置中空注漿錨索：直徑Φ22 mm，鋼絞線長(zhǎng)度7 300 mm，每幫布置2根，間排距1 800 mm×2 000 mm。注漿終壓不小于4 MPa（見(jiàn)圖2）。

施工完畢后噴砼封閉，噴厚150 mm，砼標(biāo)號(hào)C20；注漿材料：選用固安豐；中空注漿錨索應(yīng)帶有壓花環(huán)緊固頭（專利號(hào)：ZL201821264172.X），防止手套效應(yīng)，且在中空注漿錨索施工時(shí)將推進(jìn)式塔式多層止?jié){塞（專利號(hào)：ZL201821265123.8）一并推入鉆孔內(nèi)，為后續(xù)注漿施工創(chuàng)造條件。

圖1 南五下組煤輔助運(yùn)輸下山里程500～800 m支護(hù)斷面圖（mm）

圖2 南五下組煤輔助運(yùn)輸下山里程800～1 300 m支護(hù)斷面圖（mm）

2.2 中空注漿錨索注漿施工流程

中空注漿錨索注漿施工流程：按間排距鉆孔→壓風(fēng)掃孔→安裝注漿錨索及止?jié){塞→安裝托盤張拉預(yù)緊→安裝球形閥及注漿管→檢查頂板完整性及裂隙發(fā)育程度→噴漿（如巷道表面有裂隙）→開(kāi)泵攪拌配漿并注漿（緩慢增壓）→達(dá)到注漿參數(shù)時(shí)停止注漿→30 min后卸下球形閥；但不要過(guò)分用力，只要托盤貼緊巷壁，用板手上緊螺母即可。

2.3 中空注漿錨索施工工藝

2.3.1 錨索施工前準(zhǔn)備要求

1）中空注漿錨索施工前，中空注漿錨索需輕拿輕放，防止因重拿重放損壞錨索的尾部，從而導(dǎo)致錨索注漿效果差，甚至失效。

2）由于井下巷道灰塵較多，在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)中空注漿錨索加以保護(hù)，使得錨索表面無(wú)灰塵，若灰塵沾滿錨索表面，使得錨索的粘結(jié)效果大大降低，也會(huì)堵塞錨索的注漿口。

3）在施工及運(yùn)輸過(guò)程中，中空注漿錨索可以有一定程度的彎曲，但是彎曲程度不能超過(guò)1.5 m，若彎曲程度太大，會(huì)造成注漿管的變形，甚至使得中空管擠出注漿口，造成錨索報(bào)廢。

4）在施工中空注漿錨索時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)備好必備的相關(guān)一些有用的工具，長(zhǎng)螺絲刀、鋼絲刷、扳手、管鉗、棉紗等。同時(shí)巷道迎頭以及低洼處中設(shè)積水水窩，并配排水泵將施工用水以及圍巖出水集中外排，做到用水必管、有水必排。

2.3.2 鉆注漿錨索孔

1）使用單體頂板錨桿鉆機(jī)和支腿式幫錨桿鉆機(jī)按設(shè)計(jì)位置鉆頂板和幫錨索孔。孔徑要與使用的錨索相匹配。

2）鉆孔位置盡量將圍巖表面處理平整，同時(shí)保證注漿錨索托盤安裝后不會(huì)覆蓋錨桿、托盤、鋼筋梯等已有材料，不得選擇破裂面邊緣施工，否則會(huì)無(wú)法封嚴(yán)孔口造成注漿時(shí)漏漿。

3）鉆孔開(kāi)孔時(shí)，不得開(kāi)水，待鉆頭完全進(jìn)入煤體或巖體內(nèi)后，再開(kāi)水閥門。防止過(guò)早開(kāi)水將孔口煤體或巖體沖散，孔徑增大，形成喇叭口。

4）鉆孔均應(yīng)盡量與巖面垂直。防止打眼角度過(guò)大，張拉時(shí)錨索彎曲影響注漿效果。

5）掌握好鉆孔深度，誤差在50 mm之內(nèi)，以防外漏太長(zhǎng)，造成封孔長(zhǎng)度不夠，或外漏太短，無(wú)法進(jìn)行張拉操作。

2.3.3 安裝注漿錨索

1）鉆孔后，立即進(jìn)行中空錨注錨索的安裝工作，以防塌孔，無(wú)法安裝。

2）安裝之前計(jì)算樹脂錨固劑錨固長(zhǎng)度，本礦根據(jù)巷道頂板情況設(shè)計(jì)2個(gè)出漿口，分別位于錨索前端2.0 m和3.5 m處，錨固長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)會(huì)阻塞出漿口，無(wú)法出漿。

3）中空注漿錨索安裝之前檢查索體本身表面清潔，避免錨索粘滿泥、灰、煤粉、油和水影響錨索與樹脂和注漿液體的粘結(jié)效果，特別是出漿口位置不得堵塞，保持出漿暢通。

4）用中空錨注錨索將樹脂錨固劑頂入孔內(nèi)，不得用力過(guò)猛，以防樹脂錨固劑提前破裂。待樹脂錨固劑被頂入孔底之后再用鉆機(jī)攪拌錨索，在攪拌過(guò)程中也不宜用力過(guò)猛，防止攪斷錨索鋼絲焊接口。

2.3.4 封孔

1）待樹脂錨固劑完全錨固之后進(jìn)行封口工序。

2）封口之前先檢查孔口形狀及孔口表面平整度。將孔口凸起煤塊或巖石清除，防止托盤封口不嚴(yán)。

3）封口時(shí)將塔狀止?jié){塞穿入中空錨注錨索內(nèi)，使用推管將其與錨索錐狀止?jié){塞緊密頂緊，使其充滿孔洞，實(shí)現(xiàn)止?jié){。

4）止?jié){塞安裝完畢后安裝托盤、鎖具，進(jìn)行張拉工序，保證托盤貼近煤面或巖面。

2.4 注漿施工工藝

1）將接有注漿管的注漿連接器擰入中空錨注錨索尾端內(nèi)絲扣內(nèi)，慢慢扭緊注漿器。確保注漿連接器與煤柱錨索連接緊固，并采用鐵絲二次加固防護(hù)，以防注漿時(shí)高壓使注漿連接器脫絲，反彈傷人。

2）注漿時(shí)，錨索下方和兩側(cè)45°內(nèi)嚴(yán)禁站人，以免出現(xiàn)意外。

3）注漿時(shí)，每排自兩幫最下部的中空錨注錨索開(kāi)始、逐根向上進(jìn)行。

4）注漿同時(shí)注意觀察注漿壓力。當(dāng)壓力達(dá)到5MPa以上或注漿泵憋死的情況時(shí)停止注漿，如確是錨索注滿，完成此錨索注漿工作，如不是，檢查原因，處理完畢待四五分鐘后再次注漿。

5）注漿時(shí)注意查看錨索周圍漏漿情況，并采用炮泥、錨固劑等及時(shí)進(jìn)行封堵，如漏漿面積過(guò)大，無(wú)法封堵，停止注漿?？梢韵葘?duì)別的錨索進(jìn)行注漿，待半小時(shí)左右后在對(duì)漏漿錨索進(jìn)行補(bǔ)注工作。

6）建議對(duì)中空錨注錨索進(jìn)行注漿工作時(shí)采取隔排注漿模式，減少串漿，同時(shí)在初次注漿后再次補(bǔ)注，可以增強(qiáng)錨固煤體或巖體的注漿量。

3 巷道變形監(jiān)測(cè)分析

中空注漿錨索施工完成后，需對(duì)其支護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀測(cè)巷道頂?shù)装?、兩幫的變形情況，從而判斷該中空注漿錨索的支護(hù)效果，為礦井優(yōu)化巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐，保證礦井安全生產(chǎn)。因此本次試驗(yàn)決定在馬蘭礦南五下組煤輔助運(yùn)輸下山，通過(guò)安設(shè)巷道變形測(cè)試儀對(duì)巷道頂板和兩幫進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)60 d的觀測(cè)，對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，得出如圖3所示的巷道表面變形觀測(cè)曲線圖。

圖3 巷道頂板及巷道兩側(cè)變形觀測(cè)曲線

從圖3可以明顯看出，馬蘭礦南五下組煤輔助運(yùn)輸下山在采用中空注漿錨索支護(hù)以后，前10 d內(nèi)巷道兩幫的變形量明顯大于巷道頂板的變形，巷道頂板的變形量為41 mm，而巷道兩幫的變形量為70 mm，達(dá)到總變形量的58%左右；隨著時(shí)間的推移，10~20 d內(nèi)，兩幫的變形量也大于頂板變形量，但是變化趨勢(shì)變緩；20 d以后，巷道的兩幫與頂板的變形趨勢(shì)趨于穩(wěn)定，兩幫的最終變形量為119 mm，頂板的最終變形量為71 mm；并通過(guò)之前對(duì)原有支護(hù)變形量的統(tǒng)計(jì)，可以知道，兩幫的變形量為145 mm，相較使用中空注漿錨索后變形量減小17.9%，而頂板的變形量為86 mm，相較使用中空注漿錨索后變形量減小17.4%，通過(guò)比較可以看出，巷道頂板和兩幫均得到了有效控制，說(shuō)明中空注漿錨索具有良好的支護(hù)效果，能夠滿足礦井需求。