礦井巷道過陷落柱支護技術研究

李紹琿

（山西煤炭運銷集團掌石溝煤業有限公司，山西 高平 048400）

當煤礦井下綜采時，其中一個對其巷道支護的穩定性有十分大的影響的因素就是過陷落柱所在的區域，很容易有片幫、冒頂等產生在巷道頂板中，使煤礦井下支護巷道的安全性產生隱患。現在，為了把巷道支護的穩定性提高可以使用的方式有補打錨索、補打錨桿、加密支護等，盡管存在一些成效，可是支護整個巷道的效率極低，并且當巷道產生變形以后才實行補強巷道，并且在進行施工時，還要維修好幾次，巷道支護的穩定性的條件不能符合。

與過陷落柱的真實狀況相結合，基于分析其受力，取得應力在該區域出現破壞的主要原因，獲得需要把其圍巖的穩定性提高，就要把應力在圍巖的強度增加，使圍巖穩定性得到提高，所以就把新的過陷落柱支護的方案提出來。錨網索+超前注漿共同支護的形式被該方案所使用。根據實際使用得知，該方案可以把巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量分別下降73.3%、71.9%，提升礦井巷道支護的效率10.6%，應用效果較好，該技術具有一定的推廣應用價值。

1 分析過陷落柱的受力

過陷落柱一般是橢圓形的，而且會于構造帶所具有的應力集中處產生，在構造帶的礦壓波動的作用下，就會有應力集中出現于靠近陷落柱的位置，進而有裂紋出現在各個方向，當礦壓波動與綜采擾動一直影響下，就會使裂紋慢慢擴大至彼此共同聯系，進而使裂紋帶形成，而且裂紋帶是圍繞著過陷落柱，環形剪切的集中應力會作用到其內部。圖1就是過陷落柱的受力示意圖。

經過分析受力發現，在掘進過陷落柱所在區域時，就會使巖體之前的穩定性被破壞，會一起釋放該區域的應力，會導致巷道圍巖所具有的塑性被破壞，導致有流變性出現在圍巖中，將會對其以后的穩定性產生影響。所以，若要把巷道所受陷落柱的影響下降，那么就要把巷道圍巖的抗剪切力與結構強度加強，使圍巖的穩定性得到提升，防止巷道由于外力擾動而失去穩定性[1]。

2 超前注漿加固的使用

一種修復破碎巷道圍巖的新技術就是超前注漿加固，該技術就是使用定量的粘合劑來粘合圍巖中破碎部分，其強度系數用人為來改變，使圍巖抗剪切的強度與其穩定性得以提升。因為裂紋在過陷落柱區域的深度不小，要把深孔與淺孔都注漿結合起來，促進整個網狀結構在破碎地方形成，使整個區域的抗擾動能力與穩定性得到提升。

與井下的狀況相結合，當注漿時，要用注漿的速度、注漿液所具有的粘度、注漿深度來決定注漿的壓力，通常會選取13MPa±12MPa。當注漿時，最少要有5排注漿孔，注漿孔的任意一個的孔徑都要在40mm以上，陷落柱的區域圍巖所具有的塑性區界限決定了注漿區域是大還是小。裂紋在注漿區域的深度決定了注漿孔具體深度，通常會選取10～20m。當注漿時，由于要確保注漿液完整的注漿與凝結，所以選取的方式為遞進式循環注漿，保證了全部縫隙都有注漿液。圖2就是超前注漿鉆孔結構示意圖。

3 錨網索支護的使用

集中應力在過陷落柱區域比較大，巷道所應有的穩定性無法只憑借超前注漿加固來實現，所以，本文就把選取錨網索支護補充的方案提出來。以井下巷道中典型布局為例，圖3就是錨網索支護結構示意圖。

從圖3中可以發現，當進行支護時，在頂板位置1排就有5根錨索，而且錨索選用的規格是SKP 22x1/1720-6300型，相鄰錨索之間的距離設置成1200mm，相鄰錨索的排距距離設置成1000mm，巷幫和頂角錨索之間的間距設置成500mm，在固定所有錨索時都要垂直巷道頂板，護網選用的規格設置成100mm×100mm。

在巷幫位置，1排就要安裝4組錨桿，其相關數據是，錨桿的直徑、長度分別是22mm、2400mm，相鄰錨桿的間距設置成1000mm×1100mm，巷幫與頂角錨桿之間的間距設置成500mm。錨索在其也是1排安裝4組，其選用的規格是SKP 22×1/1720-6300型，相鄰錨索的排距、間距分別設置成1000mm、800mm，在固定所有錨桿、錨索時都要垂直巷道頂板[2]，護網選用的規格設置成50mm×50mm。

4 分析使用情況

由于要研究該方案的可靠性，就把位移監測傳感器設置到巷道中，并對比分析在掘進時巷道兩幫與頂板的變化量。得出的結果發現，在未優化時，巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量是788mm、710mm，當優化之后，巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量是210mm、199mm，對優化前后進行對比發現，兩者與優化前比較分別下降了73.3%、71.9%；提升了礦井巷道支護的效率10.6%，使巷道過陷落柱地區的穩定性得到提高[3]。

5 結束語

為解決巷道過陷落柱時通常存在的支護效率偏低，圍巖穩定性較差的問題，新的過陷落柱支護方案被提出來，并把錨網索+超前注漿共同支護當作中心，使巷道過陷落柱支護的可靠性得以完成。根據實際使用發現：①把巷道由于陷落柱而使穩定性受到的影響降低，這就要把巷道圍巖抗剪切力與結構強度增強，把圍巖本身所具有的穩定性提高，阻止巷道由于外力擾動而失去穩定性；②當注漿時，由于要確保注漿液完整的注漿與凝結，所以選取的方式為遞進式循環注漿，保證了全部縫隙都有注漿液；③新的過陷落柱支護方案可以把巷道頂板、兩幫兩者的最大變形量分別下降73.3%、71.9%，提升礦井巷道支護的效率10.6%。