高國(guó)登

（山西汾西正令煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

現(xiàn)階段，礦井綜采設(shè)備朝向大功率方向發(fā)展，同時(shí)采面推進(jìn)速度以及回采效率等也不斷增加，為滿足煤炭運(yùn)輸、通風(fēng)等需要，回采巷道斷面也呈增加趨勢(shì)，凈斷面在20 m2回采巷道不斷涌現(xiàn)[1-3]。大斷面回采巷道容易出現(xiàn)巷幫收斂、頂?shù)装遄冃瘟看蟮葐?wèn)題，從而給圍巖控制帶來(lái)新的挑戰(zhàn)[4]。中空注漿錨索可實(shí)現(xiàn)圍巖加固，并具備支護(hù)強(qiáng)度高、預(yù)應(yīng)力大等優(yōu)點(diǎn)，可有效控制圍巖變形，在深部開(kāi)采以及破碎圍巖巷道中應(yīng)用較為廣泛[5-7]。本文就以山西某礦30905 綜采工作面回風(fēng)巷圍巖控制為工程背景，對(duì)中空注漿錨索在大斷面煤巷圍巖控制中的應(yīng)用進(jìn)行探討，以期為其他礦井類(lèi)似情況下圍巖控制提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

山西某礦現(xiàn)階段主要回采9#煤層，煤層厚度4.1m、埋深420 m，賦存較為穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r性以灰分、泥巖以及砂質(zhì)泥巖等為主，具體巖性參數(shù)見(jiàn)表1。30905 綜采工作面設(shè)計(jì)推進(jìn)距離1 560 m、斜長(zhǎng)220 m，是礦井現(xiàn)階段唯一采面，承擔(dān)后續(xù)5 個(gè)月出煤任務(wù)。采面開(kāi)采范圍內(nèi)受區(qū)域褶曲構(gòu)造影響，在720 m～790 m 范圍內(nèi)存在頂板破碎情況，影響區(qū)主要集中在回風(fēng)巷側(cè)。

表1 9#煤頂?shù)装鍘r性

30905 回風(fēng)巷為矩形斷面，沿著煤層頂板掘進(jìn)，為滿足礦井通風(fēng)需要巷道斷面達(dá)到20.5 m2（巷寬5.0 m、巷高4.1 m），采用錨網(wǎng)索支護(hù)工藝。回風(fēng)巷在褶曲影響范圍內(nèi)圍巖變形量較大，為確保巷道使用安全，提出采用中孔注漿錨索對(duì)圍巖變形進(jìn)行控制。

2 中空注漿錨索現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 中空注漿錨索結(jié)構(gòu)

在30905 回風(fēng)巷使用的中空注漿錨索見(jiàn)圖1 所示，結(jié)構(gòu)主要包括有聯(lián)接段、灌漿段以及錨索段等組成，其中聯(lián)接段結(jié)構(gòu)由錨具、托盤(pán)、止?jié){塞，灌漿段主要為中空鋼絞線、間隔一定距離預(yù)留有出漿口，錨固段主要為實(shí)心鋼絞線。采用的中空注漿錨索型號(hào)SKZ22-1/1770，桿體直徑Φ22 mm，具體技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2 所示。

圖1 中空注漿錨索結(jié)構(gòu)

表2 中空注漿錨索技術(shù)參數(shù)

2.2 中空注漿錨索加固布置方案

根據(jù)30905 回風(fēng)巷區(qū)域褶曲構(gòu)造影響段圍巖性質(zhì)以及原有錨網(wǎng)索支護(hù)方案，提出對(duì)巷道頂板支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，具體在巷道頂板上使用中空注漿錨索進(jìn)行支護(hù)。具體巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)斷面見(jiàn)下頁(yè)圖2 所示。

圖2 中空錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

頂板注漿錨索按照1 300 mm 間排距布置，每排布置3 根并使用W鋼帶連接鄰近錨索。采用的W鋼按照1300mm布置有24mm圓孔，鋼帶規(guī)格為4600mm×250 mm×3 mm。中空注漿錨索采用1 支用MSK2355、1 支MSZ2355 樹(shù)脂錨固劑錨固，有效錨固長(zhǎng)度控制在1 100 mm 以上；錨固完成后施加200 kN 以上預(yù)緊力。

2.3 注漿加固材料及注漿工藝

中空注漿錨索使用的注漿加固材料類(lèi)型為高分子改性樹(shù)脂，該種注漿材料呈液態(tài)分布，由A、B 兩種組分構(gòu)成，可用以破碎煤巖體、裂隙封堵巖層等注漿封堵。選用的注漿材料具有膠結(jié)速度快、強(qiáng)度高、滲透性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)滲入到頂板破碎巖體內(nèi)充填裂隙，達(dá)到提高破碎煤巖體強(qiáng)度與承載能力，使得頂板巖層抗剪以及抗拉能力更強(qiáng)。具體采用的注漿加固材料性質(zhì)見(jiàn)表3 所示。

表3 注漿材料技術(shù)參數(shù)

注漿錨索施工時(shí)應(yīng)首先確定錨索施工位置，并采用井下風(fēng)鉆施工錨索鉆孔（鉆孔孔徑32 mm），隨后向鉆孔內(nèi)塞入錨固劑并錨固中空錨索頂部實(shí)體端；在錨索口端安裝止?jié){塞、螺母及托盤(pán)，使用張力設(shè)備預(yù)張拉錨索（張緊力控制在100 kN 以內(nèi)）；注漿泵與錨索端頭采用高壓軟管連接，并向中空注漿錨索內(nèi)進(jìn)加固注漿，完成后開(kāi)始二次張拉（預(yù)緊力控制在200 kN 以上）。注漿采用ZBQS-8.0/12.0 注漿泵，該注漿泵質(zhì)量輕、體積小，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，便于井下移動(dòng)，使用過(guò)程中安全系數(shù)較高。在對(duì)巷道頂板進(jìn)行注漿加固時(shí)，將注漿壓力初步設(shè)定為3 MPa～5 MPa。若圍巖較為破碎則注漿壓力適當(dāng)降低，若圍巖較為完整則適當(dāng)增加注漿壓力。單個(gè)中空注漿錨索注漿時(shí)間控制在3 min～5 min，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值或者注漿管不再進(jìn)漿時(shí)則停止注漿工作。

3 圍巖控制效果分析

在30905 回風(fēng)巷頂板破碎區(qū)內(nèi)（回風(fēng)巷720 m～790 m 范圍）采用中空注漿錨索、W 鋼帶組合方式對(duì)頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)?，F(xiàn)場(chǎng)中空注漿錨索按照上文所述方案進(jìn)行布置、施工，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，巷道頂板巖層破碎煤巖體被注漿漿液充填，巖體承載能力及抗變形能力得以明顯增強(qiáng)。對(duì)注漿加固段圍巖變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，期間發(fā)現(xiàn)頂板最大變形量控制在35 mm 以內(nèi)，巷幫收斂量控制在23 mm 以內(nèi)，未出現(xiàn)明顯的底鼓跡象?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，在頂板巖層破碎段采用中空注漿錨索可起到提高巖體強(qiáng)度以及抗變形能力，同時(shí)增加回風(fēng)巷原有錨網(wǎng)索支護(hù)體系強(qiáng)度，有效控制圍巖變形。

4 結(jié)語(yǔ)

30905 回風(fēng)巷在720 m～790 m 范圍受區(qū)域褶曲構(gòu)造影響存在頂板破碎問(wèn)題，巷道圍巖變形量較大，給后續(xù)使用帶來(lái)一定制約。為確保30905 回風(fēng)巷使用安全，提出采用中空注漿錨索對(duì)頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，從而達(dá)到提高頂板巖層承載能力、穩(wěn)定性以及原有錨網(wǎng)索支護(hù)體系支撐強(qiáng)度目的。

回風(fēng)巷采用的中空注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)方式具有現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)單、支護(hù)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)30905回風(fēng)巷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，對(duì)中空注漿錨索布置方案以及注漿材料等進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，回風(fēng)巷在頂板破碎段頂板、巷幫變形分別控制在35 mm、23 mm 以內(nèi)，同時(shí)底板未出現(xiàn)明顯底鼓問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)取得較好的圍巖加固效果。