高艷明

（霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 呂梁 033200）

1 工程概況

龐龐塔煤礦9-803 工作面主采9#煤層。9#煤層位于太原組中下部，上距5#煤層40.90～56.15 m，平均50.63 m，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1～2層夾矸，平均煤厚為11.8 m，屬特厚煤層，煤層傾角為12°～36°，平均24°，采用綜采放頂煤法開采。9-8032 巷為9-803 工作面的回風(fēng)巷，矩形斷面，毛寬4.5 m，凈寬4.3 m，毛高3.6 m，凈高3.5 m，長度1542 m，與9-8011 巷平距35 m。9-8032巷支護(hù)方式為“錨網(wǎng)+W 鋼護(hù)板配合工字鋼+錨索”聯(lián)合支護(hù)，頂部為Φ22 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，幫部為Φ22 mm×2000 mm 左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，頂、幫錨桿采用交錯(cuò)式布置（即頂錨桿與幫錨桿排距為0.4 m），間、排距均為800 mm×800 mm。

9-8032 巷受9-801 工作面采動(dòng)、迎采送巷和托頂煤掘進(jìn)影響，巷道局部礦壓顯現(xiàn)明顯，頂?shù)装寮皟蓭鸵平看?。為了保證工作面推進(jìn)期間頂板安全，需對巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

2 頂板補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域劃分

為確定9-8032 巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的范圍，采用鉆孔窺視儀對圍巖的變形破碎情況進(jìn)行觀測分析，共布置50 個(gè)窺視孔，窺視結(jié)果如圖1。

圖1 頂板鉆孔窺視結(jié)果

由圖1 可知，1800 m 處的頂板深部圍巖相對較完整，但淺部頂煤的破碎程度較高，裂隙發(fā)育明顯，同時(shí)8～9.5 m 存在部分軟弱夾層；1880 m 處的頂板淺部頂煤同樣呈破碎狀態(tài)，同時(shí)深部8.3 m 及9.4 m 處存在有離層現(xiàn)象，對巷道的穩(wěn)定性影響較大；1900 m 處淺部頂煤破碎變形程度加劇，且深部圍巖出現(xiàn)了多處離層及軟弱夾層，隨著時(shí)間的推移可能發(fā)育成較大的離層甚至冒頂；1920 m 及1950 m 處頂板的離層主要分布在圍巖深度6.4 m、7.5 m、8.3 m 及10.0 m 之間，且1950 m 處的頂板在圍巖8.2～8.7 m 間存在較多的微小裂隙。

綜合各處頂板窺視結(jié)果可知，巷道頂板淺部頂煤已基本破碎，頂板存在多處離層，主要分布在6～10 m 的深度范圍內(nèi)，另外部分區(qū)域的軟弱夾層及微小裂隙發(fā)育程度較高，因此確定9-8032 巷需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的區(qū)域?yàn)?800～1955 m 段。

3 巷道聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)[1-6]

3.1 補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)思路

對巷道回縮區(qū)域先幫部注漿維護(hù)，再在頂部施工注漿錨索，然后對頂板噴漿維護(hù)，并進(jìn)行擴(kuò)刷處理永久支護(hù)，最后架工字鋼棚維護(hù)頂板。

施工順序：幫部注漿→施工注漿錨索→頂板噴漿→臨時(shí)支護(hù)→人工擴(kuò)刷→永久支護(hù)→架棚。

頂板噴漿可以在注漿錨索前施工。

3.2 幫部注漿

1）注漿材料：礦用充填加固材料Ⅰ號(hào)。

2）漿液構(gòu)成：礦用充填加固材料Ⅰ號(hào)與水?dāng)嚢杈鶆蚝筮M(jìn)行泵送。

3）水灰比：0.28:1。

4）注漿壓力：1～3 MPa。

5）注漿孔布置：① 擴(kuò)刷幫布置注漿孔1 個(gè)，注漿孔距頂板1.6 m 處與水平夾角10°向上開孔，注漿孔間距4 m，采用注漿封孔器封孔，孔內(nèi)封孔位置距孔口2 m（也可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定）。② 注漿根據(jù)漿液的有效擴(kuò)散，如破碎帶裂隙較大，漿液有效擴(kuò)散性強(qiáng)，可加大注漿孔間距。Φ42 mm鉆頭成孔。

注漿壓力：逐漸升至2.0～5.0 MPa（注漿時(shí)需認(rèn)真觀察表面漿液漏跑情況，當(dāng)明顯漏跑漿液時(shí)，即使未達(dá)到注漿壓力，也應(yīng)立即停止注漿）。注漿施工示意圖如圖2。

圖2 注漿施工示意圖（mm）

擴(kuò)刷前對巷道頂板進(jìn)行噴漿加固，噴漿材料使用纖維混凝土材料，噴射厚度3 cm。

3.3 巷幫擴(kuò)刷支護(hù)方式

施工方式：巷幫擴(kuò)刷的循環(huán)進(jìn)度為0.8 m，最大空頂距不大于1.2 m，最小空頂距不大于0.4 m；每次只允許拆卸1 排錨桿，永久支護(hù)結(jié)束后，方可進(jìn)行下一循環(huán)，從上到下的原則進(jìn)行擴(kuò)刷；支護(hù)期間先頂后幫，架棚最多滯后擴(kuò)刷5 個(gè)循環(huán)，從里往外開始架棚支護(hù)作業(yè)。

臨時(shí)支護(hù)：擴(kuò)刷期間采用支設(shè)單體柱“一梁兩柱”臨時(shí)支護(hù)頂板，臨時(shí)支護(hù)超前擴(kuò)刷3 排，單體柱間距1 m，支設(shè)10 排；擴(kuò)刷期間，隨著架棚的推進(jìn)，前移單體柱π 梁支護(hù)，單體柱初撐力為15 MPa；頂板不平整區(qū)域無法支設(shè)臨時(shí)支護(hù)時(shí)，先對頂板采用工字鋼錨索構(gòu)頂補(bǔ)強(qiáng)維護(hù)，后擴(kuò)刷；工字鋼長3.2 m，一組三根，排距2.0 m，錨索錨入穩(wěn)定巖層2.0 m，構(gòu)頂前安裝托盤張拉預(yù)緊至210～290 kN。

擴(kuò)刷區(qū)域采用“錨網(wǎng)+W 鋼護(hù)板+錨索+噴漿+注漿+工字鋼梯形棚”聯(lián)合支護(hù)，幫錨桿采用Ф20 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，間排距800 mm×800 mm；幫部中間施工一根錨索代替錨桿，規(guī)格Ф21.8 mm×5300 mm 低松弛鋼絞線；幫部無工字鋼錨索區(qū)域，施工工字鋼錨索，排距2.4 m，工字鋼選用長2.0 m，眼距1.6 m；補(bǔ)打錨索選用Φ21.8 mm×5300 mm 低松弛鋼絞線，每根幫錨索選用MSZ2360 型樹脂錨固劑2 條和CKb2340 型樹脂錨固劑1 條進(jìn)行錨固，外露長度150～250 mm，預(yù)緊力為210～290 kN。

巷道頂板正中施工一根中空注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)維護(hù)，規(guī)格Φ22 mm×11 300 mm，排距1.6 m。擴(kuò)幫后頂部錨桿支護(hù)失效或破壞、頂部支護(hù)距煤幫距離大于0.4 m 時(shí)，施工Ф21.8 mm×4300 mm 低松弛鋼絞線支護(hù)頂板，距離大于1.2 m 時(shí)再施工一根Ф22 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿錨桿支護(hù)頂板，深度較大時(shí)，錨桿間排距800 mm×800 mm。原頂錨索破壞、失效時(shí)，補(bǔ)打Ф21.8 mm×10 300～12 300 mm 低松弛鋼絞線支護(hù)頂板（錨入穩(wěn)定巖層不小于2.0 m），每根頂錨桿采用MSZ2360 型樹脂錨固劑和CK2340 型樹脂錨固劑各1 條進(jìn)行錨固，預(yù)緊力不低于300 N·m。每根頂錨索采用MSZ2360 型樹脂錨固劑2 條和CK2340 型樹脂錨固劑1 條進(jìn)行錨固。

巷道擴(kuò)刷支護(hù)斷面圖如圖3。

圖3 巷道擴(kuò)刷支護(hù)斷面圖（mm）

4 效果

1）頂板離層

布置2 個(gè)頂板離層測站，每個(gè)測站分別布置一個(gè)淺基點(diǎn)和深基點(diǎn)，其中淺基點(diǎn)深度為9 m，深基點(diǎn)深度為12 m，覆蓋錨索支護(hù)范圍。測量結(jié)果如圖4。

圖4 頂板離層監(jiān)測結(jié)果

由圖4 可知，頂板巖層較為穩(wěn)定，整體離層量控制在22 mm 以下。其中淺基點(diǎn)離層量在12～15 mm，深部基點(diǎn)的離層量為8 mm，說明頂板的變形破壞主要集中在淺部頂煤及泥巖層，深部圍巖相對完整。另外，頂板的離層時(shí)間主要集中在前7 d，15 d 后頂板離層速度降低，60 d 后保持穩(wěn)定，說明該支護(hù)方案能夠及時(shí)有效控制頂板變形。

2）頂板下沉量

采用十字布點(diǎn)法對頂板的變形情況進(jìn)行監(jiān)測統(tǒng)計(jì)，監(jiān)測結(jié)果如圖5。

圖5 頂板下沉量監(jiān)測結(jié)果

由圖5 可知，1#測點(diǎn)的頂板最大下沉量為24 mm，2#測點(diǎn)的頂板最大下沉量為21 mm，整體位移較小，驗(yàn)證了該補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案的合理性。

5 結(jié)論

龐龐塔煤礦9-8032 巷受9-801 工作面采動(dòng)、迎采送巷和托頂煤掘進(jìn)影響，巷道局部礦壓顯現(xiàn)明顯，頂?shù)装寮皟蓭鸵平看?。為了保證工作面推進(jìn)期間頂板安全，采用鉆孔窺視儀，確定了需要補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的范圍為1800～1955 m 之間，提出了“擴(kuò)刷幫注漿+注漿錨索+頂板噴漿+架棚”的聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案。巷道整體穩(wěn)定性較好，保證了工作面的安全高效生產(chǎn)。