掘進面過斷層復合支護技術分析

＊溫 俊

（山西凱嘉能源集團有限公司 山西 032000）

引言

在井下掘進過程中，遇到斷層時，對掘進工作帶來的影響較大，在揭露斷層時，不論是煤體還是巖體，整體的硬度會出現明顯的下降，特別是斷層上盤巖體若存在上抬的問題，容易在煤體內出現坍塌危險，從而導致頂板出現錯距，嚴重情況下，可導致掘進設備停止工作。從當前掘進遇到斷層后的支護來看，傳統單一的支護方式，在很多情況下，已經不能滿足掘進巷道支護的要求，采取復合型的支護措施，已經是必然趨勢。因此，對掘進面過斷層復合支護技術進行分析有著較為重要的意義。

1.工程概況

XX煤礦運輸大巷正處于掘進階段，巷道設計采用的是錨網梁索聯合支護的方式，在巷道掘進的過程中，揭露了F12正斷層，從現場測量來看，斷層落差超過了7.5m，傾角為60°，從掘進情況來看，掘進面是從斷層的上盤進入到斷層的下盤，在掘進的過程中，出現了較為明顯的煤巖層上抬的情況，從現場測算表明，斷層的出現對巷道掘進產生影響的長度接近100m。圖1為掘進面的布置情況圖。通過現場勘查和理論分析表明，若仍舊沿用巷道原設計采用的掘進支護方式，不能較好保證巷道的穩定性。因此，為了確保巷道支護的有效性，本次設計采用了“錨網索架棚”與“注漿加固”相結合的復合支護方式，對巷道受到斷層影響的階段進行針對性的支護加固。

圖1 掘進面的布置情況圖

2.掘進面過斷層復合支護技術要點

(1)注漿加固技術要點

首先是注漿材料和注漿設備。在掘進工作面揭露斷層之前的5m之前，施工技術人員對掘進工作面前方的巖體進行注漿加固，這對于提升松散巖體、煤體的強度與完整性有著明顯的作用。為了提升本次注漿效果，本次選擇使用了氣動雙液注漿泵，同時，為了提升作業的效率，配合使用了兩臺氣動攪拌桶。在進行注漿時，選擇使用的材料是專門用于對圍巖破碎區域進行加固的無機雙液注漿材料，這類注漿液體在沒有混合之前，可以在八個小時以上的時間內保持液體的狀態，這對于保證注漿的效率、降低注漿成本較為明顯。在將液體混合后的五分鐘之后液體的流動性就會明顯的下降，十五分鐘的時間內可以達到完全固化的效果，在凝固后的兩個小時之后，整體的強度可以超過15MPa。

(2)注漿封孔分析

對于封孔深度的確定，應當全面從注漿作業的現場實際情況出發，一般情況下，最小封孔的深度應當超過1m，圖2為注漿封孔作業示意圖。技術人員在封堵時，技術人員使用棉紗對鋼管兩端孔隙進行完全的封堵，封堵之后再進行注漿封堵，在漿液凝固時間超過20min之后，技術人員開展現場注漿作業。在具體封孔時，應當嚴格把控三個方面。首先，對漿液水灰比在滿足實際需要的基礎上，適當進行降低。其次，應當控制漿液在混合管內停留時間超過3min。此外，在將注漿管全部取出后，在孔口的位置進行適當的補液。做好這三個環節的施工，對于提升注漿效果較為明顯。

圖2 注漿封孔作業示意圖

(3)注漿施工技術要點

在注漿作業時，施工深度應當超過3m的注漿孔，對注漿的效果進行全面的觀察，將最佳的注漿參數全部確定下來，之后施工深度超過12m的注漿孔。由于掘進巷道支護相對于其他類型巷道支護最大的不同在于，掘進巷道屬于半封閉巷道，煤體、巖體整體的松散程度相對較高，由于現場施工條件的限制，較難判斷現場是否有漏漿的問題發生。所以，在本次注漿施工時，設計采用了間歇性低壓緩慢注漿的方式進行注漿施工。具體參數為：對3m注漿孔進行注漿時，將注漿壓力控制在5MPa左右，在對12m注漿孔進行注漿時，注漿壓力控制在11MPa左右。同時，在注漿的過程中，技術人員應當對現場的情況進行全面的觀察，若有漏漿問題的出現，則應當從實際情況出發，對注漿的壓力進行嚴格的控制。特別是若在同一個的地點出現了煤體或者巖體松散的問題，或者出現有漿液漏出的問題，則應當提前結束注漿。本次注漿孔分布情況見圖3所示。

圖3 注漿孔分布圖

本次注漿過程中，注漿孔的孔徑全部為42mm，方向與煤壁垂直，淺孔每排布置的數量為三個，深孔每排布置的數量為兩個。

(4)錨網索架棚支護

首先，對頂板的支護。掘進工作面本次選擇使用“全錨索”與“鋼筋托梁”相結合的復合支護方式，對錨索長度的選擇，主要從頂板煤線的變化作為依據，長度在6.3m到8.3m之間，圖4為本次支護，頂板錨索的布置圖。對巷道兩幫的支護，本次仍舊沿用傳統的支護方式。

圖4 頂板錨索布置圖

(5)頂板噴漿施工

在掘進的過程中，若揭露到煤層，本次設計采用對頂板煤體進行噴漿的方式進行加固。由于在掘進工作面進行的噴漿作業，因此，本次選擇使用的是濕式噴射機完成噴漿作業。本次噴漿選擇使用的材料為石子、沙子及水泥，三者的比例為：2:2:1。沙子選擇使用的是中粗粒黃沙，水泥選擇使用的是硅酸鹽水泥，石子選擇使用的是小石子，粒徑控制在3mm左右。噴射混凝土的強度本次控制在C20之上，厚度控制在120mm以上。

(6)架棚支護施工

在掘進工作面后30m的位置開始進行棚子的架設，通過架棚的方式，實現對頂板的再次強化支護，架棚過程中，選擇使用單體液壓支柱作為架棚的棚腿，使用π型梁作為棚梁，形成組合梁的方式，設計“一梁兩柱”的方式進行架棚。在架棚時，棚子和棚子之間的距離和現場施工的排距保持一致，在架棚施工的過程中，現場設置軟化液泵，主要作用是向施工點進行液體的供應。在架設棚子的過程中，棚腿需要在巷道的兩幫位置安裝，確保與巷道的底板接觸牢固。此外，為了更好的提升支護的強度，在棚梁的上方設置“井”字形的木垛，或者布設背板的方式，保證棚梁和頂板能夠實現緊密的接觸，這對于提升支護的效果較為有效。

3.結束語

綜上分析，隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，在深部開采中面臨的各種地質情況更為復雜，特別是在巷道掘進的過程中，遇到斷層的情況將會更多，面臨的支護挑戰將會更大，因此，這就需要煤礦企業充分認識到當前掘進過斷層時，選擇復合支護技術的重要性，及時采取針對性的措施，全面提升支護實效，更好提升巷道掘進工作的質量和效率。