柔模混凝土墻沿空留巷聯(lián)合支護(hù)工藝應(yīng)用

王 峰

(山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司五陽煤礦，山西 潞安 046200)

1 工作面概況

五陽煤礦7606回采工作面開采對象為山西組中下部的3#煤層，煤層賦存穩(wěn)定，厚度6.00～6.30 m，平均6.16 m，傾角2°～10°，平均6°，含兩層夾矸，分為三個自然分層。老頂為細(xì)粒砂巖，厚3.90～5.86 m，平均5.08 m，巖性為灰黑色、質(zhì)均、塊狀、硬、含白云母、下部灰白色、硅質(zhì)膠結(jié)、層面為黑色，f=4～8。直接頂為泥巖，厚2.00～6.24 m，平均4.33 m，巖性為黑色、質(zhì)均、塊狀，含植物碎屑、中部夾薄層灰白色粉砂巖，f=2～4。偽頂為炭質(zhì)泥巖，厚0.25～0.30 m，平均0.28 m，巖性為黑色、夾煤線或煤屑，節(jié)理發(fā)育、易冒落，f=2～3。7606回風(fēng)巷采用矩形斷面樹脂加長錨固錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)，錨網(wǎng)支護(hù)規(guī)格(寬×高)為5 m×3.5 m。

2 施工設(shè)計及施工工藝

2.1 巷道底板加固設(shè)計

在巷道實施柔模混凝土墻沿空留巷前，預(yù)先對巷道底板進(jìn)行注漿加固。在松軟破碎巖體中注入能膠節(jié)硬化的漿液，將破裂巖體重新膠結(jié)成較高強(qiáng)度的固結(jié)體。

由于7606工作面回風(fēng)巷底板煤體松軟，鉆眼后孔口段易松塌成喇叭形，封孔困難，注漿加固難以達(dá)到預(yù)期效果，考慮到沿空留巷對底板強(qiáng)度的特殊要求，特提出單孔位復(fù)注漿技術(shù)。該技術(shù)是先打淺孔(1.5 m)低壓(1.5～2.0 MPa)注漿，待漿液固結(jié)后，在原孔位附近固結(jié)區(qū)打眼(3 m)，提高壓力(10～15 MPa)復(fù)注，復(fù)注時打眼規(guī)整，封孔方便，能夠顯著提高注漿加固效果。

結(jié)合7606工作面回風(fēng)巷工程條件，確定注漿加固范圍為底板以下垂直深度3 m范圍，其中深入巖體范圍不小于500 mm。

注漿孔徑42 mm，注漿孔間排距根據(jù)漿液擴(kuò)散距離設(shè)計，而擴(kuò)散距離受注漿壓力、漿液流動特征、裂隙張開度、產(chǎn)狀及分布特征和注漿工藝等因素影響，在這方面理論研究尚不夠成熟，圍巖的綜合滲透系數(shù)也只有通過實測來確定。根據(jù)五陽煤礦的注漿經(jīng)驗，漿液擴(kuò)散距離為1～1.5 m，為此設(shè)計注漿孔間排距與單孔距離相近，每排布置5個注漿孔，從回采側(cè)煤幫向煤柱側(cè)煤柱依次排列。

2.2 柔模混凝土墻加固設(shè)計

柔模混凝土墻打設(shè)寬度為3 500 mm，巷旁支護(hù)寬度為1 000 mm，高度3 500 mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30。在柔模混凝土墻體內(nèi)預(yù)置錨栓，錨栓規(guī)格為Φ22×1 650 mm，錨栓桿體為500號螺紋鋼，桿體兩端設(shè)有絲扣，每端絲扣長度100 mm；桿體兩端各配一套高強(qiáng)度托板、調(diào)心球形墊和尼龍墊圈，托板采用120 mm×120 mm×8 mm拱形高強(qiáng)度托盤；墻體成型后，給錨栓施加預(yù)緊力，預(yù)緊扭矩不小于150 N·m，錨栓的間排距為900 mm×750 mm。錨栓結(jié)構(gòu)見圖1， 錨栓布置方式見圖2。

圖1 錨栓結(jié)構(gòu)圖

圖2 錨栓布置方式

2.3 待澆筑空間圍護(hù)設(shè)計

待澆筑空間是指巷旁支護(hù)施工前，采用臨時支護(hù)控制頂板的范圍。待澆筑空間越大，頂板穩(wěn)定性越差，采空區(qū)有害氣體和矸石涌入留巷內(nèi)的數(shù)量和機(jī)會就越多。針對7606工作面的工程條件，確定采用“架前鋪網(wǎng)+頂板錨桿支護(hù)+采空區(qū)木點柱”綜合措施圍護(hù)待澆筑空間。

2.3.1 架前鋪網(wǎng)

架前鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)護(hù)頂，材料為10#鐵絲，網(wǎng)孔規(guī)格為50 mm×50 mm，用16#鉛絲聯(lián)接，雙絲雙扣，孔孔相連并與原巷道頂網(wǎng)連接。鋪設(shè)范圍不少于機(jī)尾側(cè)5個支架，設(shè)計采用1 m×10 m雙層金屬網(wǎng)，移架后金屬網(wǎng)落地、兜矸，與頂板錨桿支護(hù)和采空區(qū)木點柱共同形成待澆筑空間圍護(hù)結(jié)構(gòu)，將采空區(qū)矸石與沿空留巷隔離，確保澆筑人員作業(yè)安全。

2.3.2 架前頂板錨索、錨桿支護(hù)

拉架后采空區(qū)破碎頂板隨采隨垮，一方面容易造成生產(chǎn)班無法及時支設(shè)木點柱，另一方面垮冒矸石沖入待澆筑空間，造成檢修班無法澆筑墻體。每推進(jìn)兩機(jī)尾在端尾倒數(shù)第二架和倒數(shù)第三架架間、倒數(shù)第三架和倒數(shù)第四架架間每推進(jìn)一橫機(jī)尾，停采后在架前打設(shè)兩根錨桿架一托梁，托梁長1.8 m，并在液壓支架前梁架間打設(shè)一根錨索(錨索在倒數(shù)第二架和倒數(shù)第三架架間，倒數(shù)第三架和倒數(shù)第四架架間交替打設(shè))，當(dāng)錨桿錨索過尾梁后，在兩根錨桿中間位置補(bǔ)打一根錨桿，形成“3-3-3”，并每排補(bǔ)打一根錨索，形成“2-2-2”，打錨索時在三根錨桿空隙之間交替打設(shè)。

2.4 沿空留巷聯(lián)合支護(hù)設(shè)計

在柔模混凝土墻體測，沿順槽走向采用打設(shè)“單體柱+π型鋼梁+工字鋼地梁+地網(wǎng)+地錨”抬棚配合柔模混凝土墻進(jìn)行支護(hù)。即在所架設(shè)棚梁下方鋪設(shè)工字鋼地梁，將兩根工字鋼地梁并排焊接，在3 m的雙工字鋼地梁上制作單體柱柱窩以增強(qiáng)抬棚支護(hù)穩(wěn)定性。在地梁下方鋪

設(shè)規(guī)格為1.4 m×0.9 m地網(wǎng)，并在抬棚間布置底錨索配合支護(hù)(見圖3)。

圖3 7606回風(fēng)巷沿空留巷區(qū)域支護(hù)示意圖

3 效果分析

在柔模混凝土沿空留巷巷道中采用墻體加固、底板注漿等一系列聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，較未使用該配套支護(hù)技術(shù)的柔模混凝土沿空留巷巷道，巷道底鼓量減少約37.6%，巷道收縮量減少約21.2%。

4 結(jié)語

綜上所述，該配套聯(lián)合支護(hù)工藝的應(yīng)用，較好的減少了沿空留巷巷道的變形量。保證了沿空留巷巷道回風(fēng)斷面，為回采工作面正規(guī)循環(huán)提供了有效保障。且減少了巷道修復(fù)的工程量，提高了作業(yè)安全系數(shù)。