錨注聯(lián)合支護技術(shù)在三礦巷道優(yōu)化中的應(yīng)用

楊文俊

平頂山天安煤業(yè)三礦有限責任公司，河南 平頂山 467000

平頂山天安煤業(yè)三礦有限責任公司始建于1955年10月，1957年12月31日投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力30萬噸，經(jīng)過54年的發(fā)展，隨著采區(qū)的接替和開采的下延，深部礦井的垂青應(yīng)力明顯增大，構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜，地應(yīng)力高，在高地應(yīng)力作用下，開采采動地壓的影響顯現(xiàn)越來明顯。三礦原礦井和十號井由于受到采動壓力的影響后，圍巖變形加劇，圍巖破壞嚴重,使巷道的支架隨圍巖的變形破壞而造成巷道斷面縮小,影響礦井通風、運輸?shù)陌踩?。由于壓力的關(guān)系造成巷道支架失穩(wěn)變形壓壞，使巷修維護周期短，原有生產(chǎn)能力已經(jīng)不能滿足客觀要求，為此，特對三礦原礦井和十號井支護等系統(tǒng)進行優(yōu)化。

1 礦井項目概述

三礦下轄兩對礦井：原礦井和十號井。原礦井偽頂為炭質(zhì)泥巖，直接底板為砂質(zhì)泥巖，頂板較平整、穩(wěn)定，堅硬，易隨回柱垮落，老頂初次來壓不明顯，但次后周期來壓明顯，偽頂易隨煤冒落，不易管理，底板松軟易底鼓，屬中等穩(wěn)定性頂?shù)装?。十號井由丁、己、?個采區(qū)組成，直接頂板為L5灰?guī)r，底板為砂質(zhì)泥巖，灰?guī)r頂板較平整，抗壓強度大，不隨回柱垮落，采空區(qū)懸頂時間長，常呈周期性垮落，初次來壓明顯，且較大，應(yīng)屬難冒落堅硬頂板，底板為泥巖時，遇水易變軟，底板為砂質(zhì)泥巖時，穩(wěn)定性較好。

三礦原礦井和十號井巷道原均采用架棚支護,本次優(yōu)化實驗在項目研究的基礎(chǔ)上，于2008年4月1日起開始動工，對原礦井和十號井采取錨桿錨索加注粉煤灰水泥漿錨注聯(lián)合支護，優(yōu)化工作2009年10月30日完工。通過近幾年對該巷道進行現(xiàn)場觀測，巷道支架優(yōu)化取得了良好的支護效果和經(jīng)營效果。

2 不同巷道支護技術(shù)比較

結(jié)合平頂山天安煤業(yè)三礦實際，在原有資源基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有條件，對礦井各個支護系統(tǒng)進行優(yōu)化，保證礦井生產(chǎn)采區(qū)的正常接替，盡快解決運輸、通風和提升能力不足的問題。鑒于此，我們對不同巷道支護技術(shù)進行了比較。

2.1 架棚支護技術(shù)

原礦井和十號井巷道原均采用架棚支護，原巷支護變形后，采取重新開刷兩幫、臥底后新支設(shè)支架。優(yōu)點：施工速度快，初期投入??；缺點：巷道變形快，維修周期一般為6個月～10個月，反復(fù)巷修總投入大。

2.2 錨注支護技術(shù)

在常規(guī)支護下，巷道需23個月維護一次（改棚）、46個月徹底維修一次，從掘進開始邊掘邊修直到回采結(jié)束。錨注支護是對變形后的巷道支護，采取重新開刷兩幫、臥底后采用錨桿錨索配合注水泥粉煤灰漿支護。優(yōu)點：支護時間達到三年以上；缺點：施工工藝復(fù)雜，施工速度慢。

2.3 錨注聯(lián)合支護技術(shù)

錨注聯(lián)合支護技術(shù)對已掘變形破壞嚴重巷道進行修復(fù)加固，錨注后使巷道圍巖拱頂上的荷載能有效的傳遞到巷幫，由于巷幫支護到位，能把荷載移到底板，由于巷道周圍組合拱厚度的加大，能減少作用在底板上的荷載集中度，有利于減輕巷道底板巖石中的應(yīng)力，減輕巷道底鼓。

通過不同巷道支護技術(shù)之比較，三礦在原礦井和十號井巷道的巷道支護優(yōu)化中，采用錨注聯(lián)合支護技術(shù)是非常符合現(xiàn)場實際的。錨注聯(lián)合支護的注漿采用壁后注漿，漿液將巷道周圍松散、破碎的圍巖凝膠結(jié)成一個整體，提高了巖體的強度，實現(xiàn)利用圍巖本身作為支護結(jié)構(gòu)的一部分，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

3 錨注聯(lián)合支護效果分析

三礦在原礦井和十號井巷道的支護中應(yīng)用粉煤灰對圍巖進行了加固，根據(jù)觀測結(jié)果，并對經(jīng)粉煤灰加固后的巷道圍巖進行了實地開挖觀察，巷道的收斂變形情況和巷道圍巖凝結(jié)情況均達到了用純水泥作注漿材料的加固支護效果，巷道維修周期與單純的錨網(wǎng)和架棚相比可延長6倍以上。

3.1 支護注漿效果

錨注工序分為錨桿支護、打設(shè)注漿錨桿、噴漿、注漿。在拱型棚支護地段錨注時，我們將拱形棚腿背面凹槽與巷道底板交接處先封斷，以防止注漿液順凹槽滲入巷道底板，削弱注漿效果。實測錨網(wǎng)支護采用水泥粉煤灰混合注漿巷道變形如下。

本次根據(jù)受損巷道的不同情況，采用不同層次的注漿錨注，保證了修復(fù)后巷道的穩(wěn)定性，使巷道的通風狀況與運輸狀況運行良好。

3.2 錨注制漿比例

漿液采用50%的粉煤灰，我們在下料前對水泥、粉煤灰細篩去除雜質(zhì)及硬塊，并按體積比配合好全部裝入攪拌機后進行攪拌。水泥與粉煤灰的比例為1：1，這樣既能減少水泥的投入量，又能讓巷道注漿后達到支護要求，確保巷道注漿后能將頁巖有效的膠結(jié)成整體。注漿按從小到大的方式控制壓力，到終止壓力后應(yīng)等待一段時間，壓力穩(wěn)定后再關(guān)截止閥。

3.3 支護經(jīng)濟比較

U型鋼支護架棚每米3122元、卡纜、支拉桿、坑木、小板、金屬網(wǎng)等合計15762元；錨注支護錨桿每米663元、錨索、托盤、錨固劑、金屬網(wǎng)、水泥、粉煤灰、注漿管、瑪麗散等合計2428元。

4 結(jié)論

通過以上經(jīng)濟比較分析可知，在同一周期內(nèi)使用錨桿索支護配合注水泥粉煤灰漿比架硼支護費用低得多，錨注支護施工易行，通過漿液控制固化周圍圍巖，控制加固圍巖厚度，因此，可以使巷道獲得足夠的承壓拱厚度及強度來達到支護的要求。總的來講，三礦原礦井和十號井支護的優(yōu)化保證了礦井生產(chǎn)的正常接替，解決了運輸、通風和提升能力不足的問題，為優(yōu)化后礦井生產(chǎn)成本降低，原煤產(chǎn)量提高打下堅實的基礎(chǔ)。

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