關(guān)于麥垛山煤礦軟巖含水巷道支護(hù)的探索與應(yīng)用

趙振飛

摘 要：本文以麥垛山煤礦輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)方式的使用為例，著重分析軟巖含水層巷道的特點(diǎn)及采取的支護(hù)方式，為以后解決同類問(wèn)題提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：軟巖；含水層；支護(hù)

軟巖含水是是困擾我國(guó)乃至世界上煤礦生產(chǎn)建設(shè)的主要難題之一，具有施工技術(shù)難、速度慢、成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。隨著西部開(kāi)發(fā)力度的加大，軟巖含水巷道的支護(hù)技術(shù)必將成為研究的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行解決。

1 輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷現(xiàn)狀

麥垛山輔助水平車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷。巷道主要布置在2煤頂、底板中，部分巷道穿2煤煤層。圍巖軟弱，遇水強(qiáng)度損失嚴(yán)重，泥化膨脹，頂板富含水，圍巖自承載能力差，使用錨桿錨索支護(hù)后，頂板過(guò)水通道打通，頂板淋水大，頂板下沉，底鼓明顯。

1.1 巖石強(qiáng)度

巖石強(qiáng)度如表1所示。2煤頂板多為粉砂巖，次為泥巖及細(xì)粒砂巖，遇水強(qiáng)度損失嚴(yán)重；2煤底板以粉砂巖為主，次為泥巖和少量的炭質(zhì)泥巖，膨脹粘土巖類，屬于極軟弱巖層，遇水泥化膨脹。2煤頂板上方大約5m為含水層，厚度為23.2m，預(yù)計(jì)涌水量為120-150m3/h。支護(hù)施工中應(yīng)盡可能避免打通頂板水通道。

2 輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷原有支護(hù)形式分析

2.1 巷道原有支護(hù)形式及變形情況

麥垛山輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷初次支護(hù)為錨網(wǎng)噴：錨桿型號(hào)Φ20×2200mm，間排距800mm×800mm，錨索Φ17.8×7300mm鋼絞線，間排距2000×3000mm。底部澆筑300mm厚C25混凝土，兩幫及頂部噴150mm厚C20混凝土。初次支護(hù)后數(shù)日內(nèi)巷道頂板離層，下沉明顯，底鼓較大，兩幫有鼓出現(xiàn)象；特別是頂板淋水較大，錨索孔出水較多。巷道越接近輔助水平車場(chǎng)變形越大。

2.2 巷道漏頂與底鼓

2013年7月12日輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷突然發(fā)生漏頂，漏頂范圍十多米，漏下矸石數(shù)十立方。漏頂后前方使用木垛和單體液壓支柱臨時(shí)支護(hù)，進(jìn)行注漿封堵加固，巷道漏頂發(fā)生后，采用錨網(wǎng)噴+U25型鋼支架進(jìn)行支護(hù)，底板澆筑混凝土。U25型鋼支架間距700mm。輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷底板澆筑施工完畢大約10天后，巷道出現(xiàn)明顯的底鼓現(xiàn)象。U型鋼支架肩部出現(xiàn)明顯變形。漏頂情況及處理。

綜上可以判定：

1）輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷2煤頂板5m以內(nèi)圍巖巖性破碎，不具備可錨性。

2）錨索長(zhǎng)度大于5m時(shí)導(dǎo)通含水層。由于頂板是泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖，經(jīng)過(guò)裂隙水沖刷泥質(zhì)被帶走，巖性軟化，容易冒落。底板巖層遇水還會(huì)泥化，加劇底臌。

3）U型鋼支架承載能力U25型鋼每架的承載力約40噸，支護(hù)能力只有約0.3MPa，難以有效防治巷道漏頂，無(wú)法控制巷道底鼓。

4）軟巖含水巷道頂?shù)装鍑鷰r應(yīng)力大，錨網(wǎng)噴及U型鋼棚支架等常規(guī)支護(hù)無(wú)法保證巷道穩(wěn)定，即使暫時(shí)穩(wěn)定，將來(lái)也難以承受掘進(jìn)及采動(dòng)雙重?cái)_動(dòng)影響。需要加強(qiáng)支護(hù)，增大支護(hù)強(qiáng)度。

3 鋼管混凝土排架支護(hù)技術(shù)

鋼管混凝土排架結(jié)構(gòu)是隨著科技進(jìn)步而出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)形式，是一種具有優(yōu)良力學(xué)性能的新型材料，鋼管混凝土的構(gòu)件軸心受壓時(shí)，由于鋼管產(chǎn)生緊箍效應(yīng)，核心混凝土的強(qiáng)度大大提高，而鋼管又能充分發(fā)揮強(qiáng)度作用，因而構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度大大增加，同時(shí)由于兩種材料同時(shí)受力，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有良好的塑性和韌性。

4 鋼管混凝土排架支護(hù)技術(shù)在寧煤集團(tuán)的應(yīng)用（清水營(yíng)煤礦）

清水營(yíng)煤礦副立井+786m水平井底車場(chǎng)及臨時(shí)水倉(cāng)，巷道主要布置在2煤頂、底板中，部分巷道穿2煤煤層，2煤底板巷道圍巖承載力為5～12MPa，膨脹粘土巖類，屬于極軟弱巖層。

井底車場(chǎng)臨時(shí)水倉(cāng)支護(hù)數(shù)月內(nèi)先后經(jīng)歷初次支護(hù)和兩次次返修，均已失敗告終，支護(hù)后巷道變形嚴(yán)重，底鼓最大處達(dá)1.4m，頂?shù)装鍘捉呛稀５谒拇沃ёo(hù)即第三次返修使用鋼管混凝土支架，鋼管混凝土支架支護(hù)后至今已接近半年，巷道穩(wěn)定，巷道幾乎無(wú)變形。

5 結(jié)語(yǔ)

麥垛山煤礦輔助水平井底車場(chǎng)及車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷使用鋼棚支護(hù)后，短時(shí)間內(nèi)已出現(xiàn)大面積底鼓現(xiàn)象，需重新起底處理，巷道維護(hù)困難，維護(hù)周期短，維護(hù)費(fèi)用高。

清水營(yíng)煤礦鋼管混凝土排架支護(hù)新工藝的使用為我們提供了一種新思路，新方法，但新工藝同時(shí)存在一定的問(wèn)題，鋼管混凝土支架對(duì)圍巖自身強(qiáng)度要求較高，而且架設(shè)鋼管混凝土支架施工速度慢，工序復(fù)雜，掘進(jìn)工程量大，不利于巷道的快速掘進(jìn)。為此，新工藝在投入使用過(guò)程中必須進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和工藝優(yōu)化才能在特殊的地質(zhì)條件下得到廣泛的應(yīng)用。