沿底掘留厚頂煤順槽巷道圍巖控制技術

趙 璽

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

1 工程概況

高河礦現開采3 號煤層，平均厚7.45m，煤層傾角為2～9°。煤層偽頂為砂質泥巖，厚0.5m；直接頂為砂質泥巖-泥巖，厚16.0～16.6m。W1302 回風順槽為矩形斷面，掘寬5300mm，掘高3550mm，沿3#煤層底板掘進，位于高河背斜西側，巷道埋深403～445m。W1302 回風順槽總長523.5m，東接W1303 回風順槽運輸聯巷，向北距W1303 回風順槽幫-幫30m，南面為W1302 采煤工作面，西接W1302 工作面切眼（未掘）。根據地面瞬變電磁勘探情況，W1302 回風順槽預計在里程157m 處，左幫揭露Xw6 陷落柱，影響距離預計28m 長。

由巷道頂板巖層情況可知，巷道頂板錨桿支護在頂煤內，錨索錨固于上部直接頂內，頂煤和泥巖頂板穩定性均較差，給巷道頂板維護帶來很大的困難。巷道掘進揭露陷落柱，加大了巷道圍巖控制難度。

2 巷道支護方案

2.1 臨時支護及裝置

（1）頂板臨時支護及裝置

掘進后巷道頂板采用前探梁無縫鋼管[1-2]進行臨時支護，主要包括前探梁、吊環、防退銷、接頂大板、防退鏈等。如圖1 所示。

圖1 前探梁臨時支護示意圖

① 前探梁：使用3 寸無縫鋼管（δ=7mm）制作，長度4.5m。每根前探梁上打設3 組防退孔，每組打設3 個，直徑為26mm，孔間距為150mm，前端打設2 個固定孔，直徑為26mm，孔間距為300mm。（26mm 的防退孔、固定孔用2mm 厚100mm 長的鋼管鑲嵌在3 寸鋼管內焊接牢固，以此來加強鋼管的強度）。

② 吊環：使用Φ22mm 螺紋鋼加工制成，吊環上焊接配套的內徑為22mm、長60mm 的帶內絲套筒，套筒兩側焊接10mm 厚的鋼板，共加工9 個。

③ 接頂大板：長×寬×厚=3500×300×50，共加工5 塊。

④ 防退鏈：使用不小于Φ6mm 鐵鏈加工，鏈長不小于500mm，一端焊接在吊環上，另一端焊接在防退銷上。

（2）迎頭防片幫裝置

迎頭護幫使用1 根1 寸5.0m 長的無縫鋼管（運輸聯巷5.3m），鋼管上每250～300mm 焊接彎鉤，并在鋼管兩頭及中間使用Φ22mm 螺紋鋼（帶螺紋）焊接。將螺紋穿過前探梁鋼管孔內，上緊螺帽。使用聚酯纖維增強塑料網護幫，塑料網規格為長5.0m（運輸聯巷長5.3m），寬2.0m，網格39×39mm。將網片掛在1 寸管上的掛鉤上，網片下方使用DN100mm 管加工成長300mm 的吊墜共3 個，吊掛時平均分布于網片下方。如圖2 所示。

圖2 巷道掘進迎頭護幫支護正視圖

2.2 永久支護

（1）頂板支護

巷道采用錨桿支護[2-3]。頂板每排7 根錨桿，間排距為800×1000mm；中部錨桿垂直頂板施工，頂角錨桿距幫250mm，外斜20°打設；采用樹脂加長錨固，CK2335 和Z2360 型錨固劑各1 支。錨索間排距為1400×1000mm，每排3 根，中間錨索可滯后迎頭80m 打設；采用樹脂加長錨固，1 支CK2335 和2 支Z2360 錨固劑；在聯巷、硐室等開口處頂板距幫500mm 處打設一排鎖口錨索，間距為1000mm。網片采用對接方式（頂幫搭接100mm），聯網間距100mm。

（2）兩幫支護及預留抹角支護

煤柱側巷幫每排布置5 根錨桿，間排距為800×1000mm；中間錨桿水平布置，幫頂角錨桿距頂200mm，上斜20°；幫底角錨桿距底板150mm，下斜10°。煤體側巷幫每排布置4 根錨桿，間排距1000×1000mm，錨桿施工角度同煤柱側，幫頂角錨桿距頂300mm，幫底角錨桿距底板250mm。煤柱側巷幫上部梯子梁與下部梯子梁搭接使用，并采用鉛絲網護表，上部規格為2000×1100mm，下部規格為1800×1100mm；煤體側巷幫上部梯子梁與下部井字托盤獨立使用，采用規格為3600×1100mm 塑料網護表。巷道支護如圖3 所示。

圖3 巷道錨桿支護示意圖

3 破碎圍巖注漿加固方案

在巷道掘進過程中，揭露陷落柱區域及遇到局部區域存在圍巖破碎、膠結性差等問題時，需對巷道圍巖進行注漿加固，注漿加固主要針對巷道破碎頂板[4]。

3.1 鉆孔布置

在頂板破碎區域施工注漿加固鉆孔，注漿加固鉆孔布置在兩排錨桿鉆孔之間，與其平行布置，每排3 個鉆孔，排距為3m。先施工中部的注漿加固鉆孔并進行注漿，之后在巷道頂板距兩幫500mm各打設一個注漿鉆孔，并進行注漿。注漿鉆孔朝向巷道迎頭方向，與頂板成45°夾角打設，鉆孔直徑42mm，孔深5m。

3.2 注漿工藝及參數

（1）注漿加固材料采用晉安加固1 號，為A、B 雙液材料，兩種材料以體積比1:1 進行注漿。

（2）在進行注漿加固前，首先進行注水試驗，并檢查管路連接情況，終壓2MPa，持續時間不少于15min。

（3）注漿期間，施工人員需每個半小時記錄一次壓力變化情況，并每2h 進行泄壓，防止漿液凝固。

（4）注漿過程應循序漸進，在注漿壓力達到本次注漿的設計注漿壓力（即2MPa）時，應降低注漿速度，緩慢注漿；達到設計注漿壓力后，需持續注漿30min 以上方可停注。施工過程中根據注漿量、漿液擴散情況進行適當調整。

（5）每孔注漿結束后，應及時對注漿管路進行清洗，并待漿液凝固1h 后，方可組織掘進。

4 效果分析

W1302 回風順槽在巷道掘進過程中，對巷道圍巖變形和頂板離層情況進行了觀測，并及時采取補強手段。

4.1 圍巖變形

由巷道圍巖變形情況可知，采用以上支護方案，在正常區域，巷道掘進后頂板下沉量和兩幫移近量均不大，且整體變化趨勢一致。在巷道揭露陷落柱期間，巷道頂板下沉量和兩幫移近量均有所增加，最大頂板下沉量為164mm，最大兩幫移近量為272mm。煤柱側巷幫移近量和頂板下沉量均大于煤體側。

4.2 頂板離層

對巷道離層進行觀測可知，在正常區域，巷道頂煤和偽頂之間未發生明顯離層，離層觀測值不大于15mm；巷道接近揭露陷落柱區域，頂煤與直接頂離層有所增加，最大為48mm，結合該處圍巖變形情況，及時對頂板進行了注漿加固施工；注漿加固后，觀測陷落柱影響區巷道頂煤與直接頂離層有所減小，最大26mm。可見采用注漿加固充填巷道破碎頂板裂隙，有效提高了頂板圍巖的物理力學參數，破碎頂板膠結性得到提高。

5 結論

（1）通過及時進行臨時支護、加密錨桿（索）支護、破碎頂板注漿加固的方法，能夠實現厚頂煤巷道圍巖穩定，在陷落柱影響區巷道最大頂板下沉量為164mm，最大兩幫移近量為272mm。

（2）通過頂板離層情況結合圍巖變形情況，確定巷道頂板注漿加固區域，并進行頂板注漿加固施工，提高了巷道破碎頂板的完整性，控制了巷道頂板離層和圍巖變形。