密集巷道布置影響下泵房加固技術的研究與應用

趙晨光++文杰

摘 要：本文介紹了晉煤集團趙莊煤業有限責任公司盤區泵房受礦山壓力影響造成巷道破壞的原因，提出了二次錨網噴支護、底角加固、全斷面注漿加強支護措施，從現場實際效果觀察，巷道進行了錨桿錨索及二次加固注漿之后，很好的控制了圍巖變形，保證了巷道的正常使用。

關鍵詞：二次錨網噴支護 底角加固 注漿加固

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0110-02

趙莊煤業有限責任公司為晉煤集團新建特大型礦井，設計生產能力600萬噸/年。該公司各類巷道、硐室均布置在主采的3#煤層中，支護全部采用錨網梁、錨索、噴漿組合支護系統。

泵房以及相關連的巷道會因為礦井的生產建設發生不同程度的形變甚至毀壞，如要有以下現象：泵井以及相關聯巷道發生形變，頂板大幅度下沉，底部明顯鼓起，混凝土支護體剝落，圍巖重度碎裂，巷道形變在采掘動壓的作用下更加嚴重，而嚴重形變的泵房對礦井的正常生產和安全產生影響，所以要合理的修復、支護以及加固泵房，來確保泵房正常穩定的使用。

1 泵房地質條件及原支護特點

該礦巷道（硐室）圍巖條件復雜、地質構造多、含水量大、煤層瓦斯含量高，且3#煤層煤質松軟，頂板含厚度不穩定的泥巖層。埋深483～490 m。據《晉城煤業集團公司趙莊煤礦圍巖地質力學測試研究報告》（天地科技股份有限公司開采所事業部，2005年12月）：3#煤層平均厚度5.5 m，傾角為1°～8°，單軸抗壓強度為9.15 MPa；直接頂為砂質泥巖，厚度9.71 m，單軸抗壓強度為39.6 MPa；基本頂為細粒砂巖，厚度2.3 m，單軸抗壓強度為78.3 MPa；偽底為炭質泥巖，厚度0.4 m，單軸抗壓強度為22.1 MPa。最大水平主應力為14.83 MPa，垂直主應力為12.63 MPa，最小水平主應力為8.12 MPa。

泵房原設計斷面為矩形，采用錨網噴和錨索支護，泵房凈斷面（寬×高）為：5200 mm×4000 mm，其掘進斷面為：5500 mm×4250 mm。

2 泵房破壞原因分析

（1）由于泵房與管子道、西翼南輔運大巷和變電所通道等巷道密集布置，相互間存在交互影響，隨著礦井生產建設發展，泵房區域大巷及順槽巷道一直向前延伸，造成泵房受到巷道掘進重復壓力影響，巷道變形嚴重。

（2）泵房圍巖條件復雜、地質構造多，且3#煤層煤質松軟，頂板含厚度不穩定的泥巖層，在工作面回采和多條巷道掘進的重復應力影響下易產生強烈變形，變形持續時間長。

3 泵房加固技術

根據以上分析，針對泵房的特點，可采用的加固方案為：采用錨噴、錨索和錨注支護技術（“三錨”支護），使巷道上方形成梁——拱結構。梁拱結構的作用機理為：頂板錨桿（索）穿過各層狀巖層形成組合梁，共同抵抗圍巖應力；巷道兩幫的錨桿使巷道兩幫整體穩定性提高，形成壓縮墻，使巷道兩幫近似成為穩定圍巖，且頂角錨桿將頂板梁與巷道兩幫聯接成一個整體；長短錨桿（索）搭配與頂板巖體形成組合拱一方面可以增加組合梁截面厚度，另一方面組合拱的形成改變了巖體受力狀態，提高了巖體的承載能力，即使處于塑性區中的破碎巖體仍然可以提供一定承載力，以上結構即煤巷頂板梁——拱錨固結構達到穩定。

3.1 全斷面錨網噴支護

首先在原噴射混凝土支護體全斷面打眼安裝錨桿、掛金屬網、噴射混凝土，進行全斷面錨網噴支護，同時安裝低壓淺孔注漿管。低壓淺孔注漿管安裝在兩排錨桿之間，注漿管使用φ26 mm鋼管制作，規格為φ26 mm×1000 mm，孔口封孔長度400～500 mm，排距1800 mm，采用風鉆打眼，孔徑φ45 mm，孔深2000 mm。

3.2 底角和底板加固

對硐室底角處臥底、鋪設金屬網，要將金屬網深入到硐室實際底板以下100～150 mm，然后利用灌漿錨索對硐室底角進行錨固加固。

澆灌混凝土前臥底時，將底板臥成弧形結構，鋪設50 mm左右的墊層，然后鋪設由φ6.5 mm鋼筋焊接而成的經緯網，澆灌1000 mm厚混凝土后（弧中間最深部位），可形成反底拱結構。然后鋪設由Φ14 mm鋼筋焊接而成的經緯網，并利用自鉆式中空類注漿錨桿進行錨注加固。

3.3 全斷面注漿加強支護

利用錨網支護中安裝的低壓淺孔壁后充填注漿管和底板中空注漿錨桿對圍巖進行注漿加固。注漿時采用單液水泥-水玻璃漿液，水泥使用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.0左右，水玻璃的摻量為水泥用量的3%～5%。漿液結石率不低于92%，漿液固結體強度不低于20 MPa，注漿壓力控制在2.0 MPa以內，保證噴層不發生開裂；注漿擴散半徑控制在3.0 m左右，每米硐室注漿量控制為3.0 t水泥。

3.4 全斷面復注加強支護

全斷面復注加強支護采用高壓深孔滲透注漿，即在低壓淺孔注漿加固后形成一定厚度的加固圈（梁、柱）基礎上，布置深孔，采用高壓注漿加固，一方面可擴大注漿加固范圍，另一方面高壓注漿可提高漿液的滲透能力，改善注漿加固效果，而不會導致噴網層的變形破壞，并可對低壓淺孔注漿加固體起到復注補強的作用，從而顯著提高注漿加固體的承載性能。

4 加固效果分析

加固結束后2個月內對泵房變形進行監測，內容包括巷道兩幫收斂值、巷道頂底板變形值以及安裝在巷道頂板離層儀數值變化以及兩幫監測位移的多點位移計數值變化。巷道兩幫收斂監測值個別點累計變化值見圖4。

通過圖4可以看出，在累計監測的60天內，巷道兩幫收斂累計值控制在5 mm內，其他檢測點累計值與該點相近。觀測結果表明，在巷道進行了錨桿錨索及二次加固注漿之后，已經很好的控制了圍巖變形，巷道內部裂隙圍巖在注漿加固及錨索錨固作用下形成了較好的承載系統，保證了巷道的正常使用。

5 結論

（1）全斷面注漿加固技術在趙莊煤礦泵房進行了試驗，試驗結果表明：注漿加固技術很好控制了圍巖變形，巷道內部裂隙圍巖在注漿加固及錨索錨固作用下形成了較好的承載系統，保證了巷道的正常使用。

（2）泵房注漿加固后，在累計監測時間內，巷道兩幫圍巖變形量控制在5 mm內，有效地控制了巷道圍巖的變形，基本解決了井下泵房多次維修的問題。

（3）密集巷道布置影響下泵房加固技術的成功應用，為以后類似條件巷道的維修提供了良好經驗，成為控制巷道圍巖變形的有效途徑。

參考文獻

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