极破碎顶板条件下的巷道支护技术研究与实践

宋兴国 马洪飞

摘?要：对于极其破碎顶板巷道，在锚网支护等主动支护方式无法有效使用的条件下，通过超前顶板化学浆加固，将顶板碎块粘结成一个整体，然后穿锚杆等方法控制空顶区顶板冒落，再用U型钢可缩性支架及工字钢架棚支护巷道，从而实现极其破碎顶板条件下的巷道安全掘进。

关键词：注浆加固穿锚杆 U型钢支架 工字钢架棚

中图分类号：TU45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0138-01

1 概述

章村矿三井391817工作面运料巷沿9#煤层掘进，顺巷岩层倾角，顶板在大青灰岩水的长期浸泡下，变得非常脆弱，在巷道掘进过程中，顶板受掘进超前应力影响，极易破碎，和大青灰岩水一起涌入巷道，不仅无法使用锚网支护，而且由于顶板冒落严重，U型钢支架受顶板破碎围岩冲击，向前倾倒，无法形成有效支撑，因此巷道无法支护。针对这种情况，我们对顶板注化学浆，在U型钢支架上方及前上方形成一个整体层，以此来阻止破碎围岩的冒落。U型钢支护完成后，再在U型钢支架下加套工字钢套棚加强支护，从而形成U型钢、工字钢双层支护，实现巷道的安全掘进。

2 波雷因作用机理及其特性

2.1 作用机理

波雷因岩层加固材料是一种低发泡倍数的双液高分子材料，主要由树脂及多元酯组成，通过双液注浆泵压注，按1∶1的比例在混合器中混合，最终被压注到需加固的破碎岩层中，并反应生成强度高、粘结性强的泡沫材料，可有效提高注浆岩层的整体强度及抗渗性能。

2.2 技术指标及相关参数

两种材料按1：1比例混合后，膨胀系数2～5，遇水后其膨胀系数可达10～15，并产生二次注浆压力，能渗透到岩层深部微细裂隙内，可有效地对破碎松软岩层进行加固，也可对岩层透水进行有效封堵。

波雷因的相关参数如下表1所示：

波雷因具有如下物理特性：

1）粘结性强，可与任何岩体表面产生较强的粘结力。2）凝固时间可调，根据不同注浆要求，其凝固时间可从15s～15min之间任意调节，且能准确控制。3）具有较好的韧性，抗压强度高，不但可以承受岩层的压力，还可以承受岩层的较大位移。

适用范围：适用于控制软弱岩层或富水岩层，可用于透水岩层或井壁的注浆治水、松软破碎岩层的注浆加固。

3注浆施工总体方案

1817运料巷破碎顶板在顶板大青灰岩水的冲刷下，从巷道迎头涌入巷道内，无法有效控顶，为防止顶板岩石全部涌入巷道，经过认真分析研究后，决定采用注波雷因对其进行加固。

3.1注浆孔布置

注浆孔布置如图所示。

根据1817运料巷掉顶情况，注浆范围在巷道迎头3架U型钢支架。打眼方法为在迎头后第二架、第三架U型钢之间打三个注浆孔，眼深3m，眼距1.0m，中间孔垂直巷道顶板，两边孔分别向两帮倾斜45°角，钻孔伸入到断层破碎带岩石中，孔径42mm。然后在第一架、第二架U型钢之间打三个注浆孔，眼深4.0m，眼距1.0m，注浆孔沿巷道方向向上倾斜45°。

3.2波雷音消耗量

1817运料巷平均每天注浆一个班，其余两班生产，加快推进速度，以减少注浆材料消耗量。平均每个注浆孔注4桶（100kg）波雷音，每班注浆约600kg。

4施工效果

通过对1817运料巷顶板破碎带注浆加固，煤层顶板被波雷因胶结为一个整体，迎头掉顶幅度大大减少，可以正常控制顶板，实现巷道安全掘进。

5 巷道支护

巷道注浆加固后，有效控制了顶板，可以使用U型钢支架支护巷道，实现正常掘进，但为防止顶板大青灰岩水冲刷导致U型钢支架倾倒，需在U型钢支架下加套工字钢套棚支护，棚距0.8m，工字钢与U型钢支架之间用圆木背实，以保证巷道安全。

6结语

对于顶板极其破碎，不仅无法使用锚网支护等主动支护方式，由于掉顶严重，无法有效控顶，被动支护方式也不能奏效，为此，我们使用注化学浆加固的方法，使顶板破碎围岩胶结成一个完整整体，阻止破碎围岩掉落，从而实现U型钢支护。通过这次实践，我们认为，对于富水顶板条件下的巷道支护，应采用主动支护与被动支护相结合的联合支护方式，即：在巷道顶板完整时，采用锚网支护，然后再用U型钢支架加强支护，在支护过程中，要防止锚杆、锚索等进入富水岩层。在顶板淋水、破碎条件下，要对顶板破碎岩层注化学浆加固，然后使用被动支护方式支护。

参考文献

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