沖擊地壓煤礦斷層帶巷道維護加固技術

崔愛臣

摘要：隨著深厚煤田開采數量的不斷增加，沖擊地壓災害日益凸顯，針對沖擊地壓礦井主要巷道施工完畢后，斷層區域巷道由于地壓大，沖擊頻繁，巷道會發生低鼓、頂板下沉、開裂、變形等現象，進而導致冒頂、沖擊地壓事故的發生。經過井下現場長時間摸索與試驗，對斷層處巷道采用大直徑鉆孔泄壓后，進行注漿錨桿、注漿錨索聯合加固支護，加固支護后的巷道整體支撐力增加、變形小，可有效的緩解斷層處的沖擊地壓帶來的危害。

關鍵詞：沖擊地壓;泄壓孔;錨網索噴;壁后注漿

Abstract： With the continuous increase in the number of deep coal fields， the disaster of rock burst is becoming more and more prominent. After the construction of the main roadway in the mine with a rock burst， the roadway in the fault area will have low drum， roof sinking， cracking， deformation and other phenomena due to the high ground pressure and frequent impact， which in turn leads to roof fall and rock burst accidents. After a long time trial and test in the underground site， after using large-diameter boreholes to relieve pressure at the roadway at the fault， grouting anchors and grouting anchors are used to reinforce and support. After the reinforcement and support， the overall support of the roadway increases and the deformation is small and it can effectively alleviate the harm caused by the rock burst at the fault.

Key words： rock burst;pressure relief hole;anchor mesh cable spray;grouting behind the wall

0? 引言

隨著深厚煤田開采數量的不斷增加，沖擊地壓的危害日益顯現。采用常規的卸壓孔施工卸壓方案及普通的錨網噴支護雖能部分維護巷道穩定，但沖擊地壓煤礦斷層帶巷道受斷層、沖擊地壓雙重影響下損毀嚴重，如處于煤礦重要位置則嚴重危機煤礦生產安全。本文以孟村煤礦中央帶式輸送機大巷為背景，論述沖擊礦壓環境下斷層處巷道圍巖變形規律，通過對已掘巷道斷層位置的加固，有效降低沖擊地壓對該區段沖擊頻次及強度，保障巷道支護穩定，延緩巷道修復周期。

1? 工程概況及地質構造

孟村煤礦位于彬長礦區中西部，為沖擊地壓礦井，布置有5條中央大巷，其中中央帶式輸送機大巷布置在五條大巷中間，基本布置在煤層中，留厚底煤，過DF29斷層附近掘進時，沿斷層上盤掘進直至揭露斷層，后按斷層落差確定巷道坡度，進行全巖掘進，直至繼續沿煤層中部掘進。掘進期間，斷層附近圍巖破碎，斷層活化嚴重，采用錨網索噴+U型金屬鵬進行聯合支護。掘進通過一年后，斷層處巷道出現底鼓、兩幫縮進，頂板下沉等現象，部分區域經過多次維修，依然無法控制，處于病態運行。

2? 卸壓方案

采用大直徑鉆孔兩幫卸壓，施工卸壓鉆孔采用ZDY-3500型鉆機施工，泄壓孔垂直于巷幫布置，鉆孔直徑113mm，孔間距2.1m，封孔長度3m，鉆孔長度14m。如圖1所示。

3? 支護方案

采用注漿錨桿、注漿錨索聯合支護，原理是將注漿錨桿、錨索的支護作用與注漿加固作用組合起來，共同作用于巷道圍巖，通過向中空錨桿、錨索壓注漿液，不僅能從根本上保證錨桿、錨索錨固可靠，而且漿液能夠滲透到鉆孔周圍較大范圍的煤巖體裂隙中，對出現松動破壞的煤巖體產生粘結固化作用，提高其整體性和自承能力，從而大大改善巷道支護效果。

3.1 高預應力中空注漿錨索技術參數如表2所示

3.2 注漿加固材料

使用普通425#硅酸鹽水泥，水灰比1：2，橡膠塞封孔。

圍巖若有含水，在注漿時應先采用水泥+水玻璃的雙液漿進行堵水，水玻璃濃度要求在35～42Be之間，模數控制在2.3～3.0之間，水泥水玻璃體積比一般在1：1～1：0.5之間，然后再進行正常的注漿錨桿加固。若僅有滲水，還沒有形成流水或滴水時，可不用雙液漿堵水;但必須摻入6%的ACZ—Ⅱ型水泥注漿添加劑，以提高加固效果。

3.3 設計方案

中空注漿錨索：規格為Φ21.6×7100mm，每根錨索使用2支MSK2335和2支MSZ2335樹脂錨固劑固定，錨索托盤采用300×300×16mm的Q235鋼板，間排距1500×1400mm，每排5根。

注漿錨桿：規格為Φ32×2500mm，每根錨桿使用1支MSK2335和1支MSZ2335樹脂錨固劑固定，錨索托盤采用150×150×10mm的Q235鋼板，間排距1000×1000mm。

4? 注漿錨桿、注漿錨索施工方法

首先對修復巷道掛網、補打錨桿，并噴漿封閉。

注漿順序為先底板，再兩幫、后頂部。巷道兩側對稱注漿，同時前后方向采取隔孔注漿方式。

注漿錨桿注漿壓力控制：初始壓力從零開始，要緩慢升壓，一般控制在0.5～2.0MPa左右，正常情況下不宜超過2.5MPa，只要進漿就不宜升壓太快，最大注漿終壓一般為2.5MPa。

注漿錨桿注漿量控制：正常情況下，注漿錨桿每孔注入水泥量50～100kg左右，當注入水泥量超過300kg、注漿壓力仍未達到注漿終壓時，可暫停注漿;待0.5小時后再復注，若復注時注入水泥量超過500kg，壓力仍未達到注漿終壓時，應檢查是否有漏漿、跑漿現象，然后再換孔注漿，正常情況下先注孔吸漿量大，后注孔孔吸漿量相對減小。

注漿錨索注漿壓力控制：初始壓力從零開始，要緩慢升壓，一般控制在1.0～3.0MPa左右，正常情況下一般不超過3.0MPa，只要進漿就不宜升壓太快，最大終壓一般為3.0MPa。

注漿錨索注漿量控制：正常情況下，注漿錨索每孔注入水泥量200～300kg左右，當注入水泥量超過500kg、注漿壓力仍未達到注漿終壓時，可暫停注漿;待0.5小時后再復注。

注漿錨索注漿前加壓固定至100kN，完成后72h以上，即可進行再次加壓固定，錨索預緊力不小于200kN。

注漿錨桿初始壓力從零開始，要緩慢升壓，一般控制在0.5MPa左右，正常情況下一般不超過1MPa，只要進漿就不宜升壓太快，最大終壓為2.5MPa。

注漿錨索初始壓力從零開始，要緩慢升壓，一般控制在2MPa左右，正常情況下一般不超過3MPa，只要進漿就不宜升壓太快，最大終壓為3MPa。

當注第一孔時第二孔跑漿，關閉第二孔閥門，通過第一孔繼續注漿，達到設計注漿標準后停止注漿，必需時可對第二孔進行復注。

5? 增加經濟效益

中央帶式輸送機大巷斷層帶受沖擊地壓及斷層雙重影響，巷道掘進通過一年后，斷層處巷道累計頂板下沉13mm，兩幫縮進2400mm，部分區域經過多次維修，仍然為病態運行，影響運輸系統正常運轉。通過采用該支護技術，該段巷道6個月內巷道變形最大部位不超過200mm，減少了巷道維護工程量，提高了巷道使用年限，經濟效益顯著。

6? 結論

①鉆孔卸壓能夠釋放中央膠帶是送機大巷斷層帶沖擊地壓，減緩沖擊頻率及強度。

②注漿錨索、錨桿可將泄壓后的不同深度圍巖膠結凝固，同事錨索錨桿全長錨固降低了錨桿錨索拉斷脫落傷人的危害。

參考文獻：

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[3]孟村礦井沖擊地壓研究報告.