许疃煤矿82三角带围岩治理方案

郭灿

【摘 要】对许疃矿82三角带围岩稳定性影响分析。根据巷道围岩变形的特点提出了围岩治理方案，并在此巷道进行了实践，取得了明显的效果。

【关键词】鼓底变形；联合支护；围岩治理

0.工程概况

淮北矿业集团许疃煤矿82三角带作为一水平主要石门，担负着矿井南翼的运输、通风及排水任务，是矿井安全生产的咽喉通道。目前，东翼皮带机巷变形十分严重，两帮内收、底板隆起。棚子变形十分严重，难以满足其使用断面要求。为保障矿井安全生产，不得不屡次投入大量人力物力进行卧底修复，但始终难以从根本上解决82三角带鼓底技术难题。

1.巷道破坏原因

（1）根据现场调研、地质资料分析可知，该巷道正好处于深厚的软弱泥岩之中，整体围岩性质较差，所处位置很不理想。

（2）巷道原支护设计中，底板无任何加固手段，下方几十米后厚的泥岩因巷道开挖、质点应力状态改变而产生的蠕变动力无法削弱或消除，因此底臌会持续不断地发生。

（3）设计中没有考虑围岩具有应力松弛特性，没有通过帮部的强固措施来改善底板岩石质点的应力状况，底板岩石质点的蠕变、位移无法抑制。

（4）底板含有大量的游离水，游离水的存在一方面使得底板岩石强度大幅降低，另一方面使得底板松动圈持续扩大，变形加速。

（5）82采区采掘活动的影响，工作面回采后在煤柱内形成的支承压力往往数倍于原岩应力，由于煤柱内积聚的叠加支承压力将向底板进行传递，82三角带上方留设的保护煤柱非但没有起到很好地保护作用，反而使得82三角带所处的应力水平显著增高。

2.解决对策——帮底共治

（1）帮部设置平锚索降低巷道顶底板水平和环向应力，对于架棚巷道还可以提高金属支架的承载力。锚喷段实施底角锚杆加固底角。

（2）采取底板排水，一方面通过将底板水排走，使得底板岩石不再受水的浸害；另一方面改变底板岩性，提高抗变形能力。

（3）实施底板注浆，改变底板岩石质点的应力状态，降低质点的蠕变动力，借助岩石应力松弛特性，最终抑制蠕变发生，消除底臌。

（4）采用底板锚网索支护，控制鼓底。

3.基本加固参数设计

在原支护基础之上实施如下加固措施。

（1）帮部锚索：锚索采用Φ22mm×8000mm的高强锚索。帮部补强锚索共2排，距底板300mm和700mm各布置一排，间排距1000mm，交错布置。

（2）底角锚杆：M22L=2500mm等强锚杆，排距700mm，与水平夹角450。在帮顶注浆完毕之后实施。

（3）帮顶注浆。

①注浆孔布置及注浆顺序。

注浆孔布置：孔排距为2.0m，孔深为2.5m。每排5孔，孔口管规格均为Φ26.75×3.25×800mm，采用间隔排注浆，注浆顺序：由下至上。

注浆顺序：先按照孔排距为4.0m，孔深2.5m注浆，注浆完成即布置帮部锚索，锚索安装完毕后再按照孔排距为4.0m、孔深2.5m完成第二次注浆。第二次注浆孔布置在前次注浆孔的两排之间。

②注浆材料、浆液类型及注浆量。

注浆采用单液水泥浆，水泥选用P.0.42.5普通硅酸盐水泥。水灰比为0.7，注浆量以实际发生量为准。

③注浆压力。

孔注浆设计终压为2.0Mpa。

④单孔注浆结束标准。

i达到设计注浆压力，并稳压达15分钟以上。

ii虽未达到注浆压力，但从其它注浆孔窜浆。

iii注浆过程中发现有浆皮炸裂，并确实无法封堵的。

（4）底板排水、注浆：布置封水注浆孔、集水孔和底板加固注浆孔。首先设置封水注浆孔截断该段巷道与外围的水利联系，然后布置集水孔实施连续抽水，直至无水可抽为止，通常抽水时间在12h—24h之间。封水注浆孔孔深（长）6.5m；集水孔孔深7m，直径110mm，上端3m安装套筒护壁。

（5）底板一次注浆：按照设计注浆孔实施注浆，每孔注浆150分钟以上，5孔连续注完。注浆顺序：先两边、后中间；注浆标准为集水孔内浆液水平距孔口距离100mm左右。浆液水灰比0.7。

底板第一次注浆前须在注浆孔位置提前24小时钻一3m深孔实施预注浆，注浆时间20分钟。24小时后在该位置旁实施6m 深钻孔，之后实施底板深孔第一次注浆。底板注浆前在10m处钻一0.3m深的浅孔，孔中浆液快满时停止注浆。

（6）底板二次注浆：注浆孔深6000mm，每断面2孔，排距3000mm，注浆压力3MPa，达注浆压力后维持15分钟。浆液水灰比0.7。

（7）喷浆施工参数。

对大巷逐段进行喷浆，喷厚100mm，喷射混凝土强度等级为C20。喷射砼配合比为水泥：黄沙：瓜子片=1：2：2，水灰比0.4～0.5；速凝剂掺入量为水泥重量的3%～5%，以防漏浆，喷浆及复喷前必须用高压风水冲洗岩面。喷后每小班洒水养护7天，7天后每圆班洒水养护一次，养护时间不少于5天。喷浆在帮顶首次注浆前完成。

（8）底板锚索布置参数。

考虑到水沟及底板稳定性，在水沟中央沿巷道轴向布置底板锚杆，底板锚杆规格为Φ22×3000mm，排距1.0m。在巷道底板则根据现有巷道底鼓特征，在中部布置2根Φ17.8×4000mm锚索，两侧布置2根Φ22×3000mm锚杆。要求每根锚杆孔使用2支Z2350树脂锚固剂，每根锚索孔使用3支Z2350树脂锚固剂，同时要求锚杆预紧力矩不低于300N.m，底板锚索预紧力不低于70KN。同时，为提高巷道底板的整体稳定性，底板锚索、锚杆配合使用钢筋网、钢筋梯子梁及18#槽钢托梁，提高底板锚网索支护的护表强度。考虑到大巷运输较为频繁，若现有巷道底鼓量较大，需大面积起道卧底，则底板槽钢托梁垂直于巷道轴向布置；若无需起道卧底，则底板槽钢托梁可沿巷道轴向布置（同水沟），以降低施工难度。水沟内锚杆钢筋梯子梁采用Φ14mm圆钢加工，轨道侧采用18#槽钢加工。

底板锚网索支护采用锚杆、锚索提高底板承载结构的稳定性，并采用树脂和胶泥联合锚固方式，提高其锚固效果，具体支护措施如下：

①采用底板锚网索支护时，需将巷道底板剥离至设计底板标高以下200mm。

②为防止底板锚杆、锚索孔在施工过程中塌孔，在底板锚杆、锚索孔附近布置底板注浆锚杆。安装底板注浆锚杆后，对底板浇铸50mm厚的混凝土。

③进行底板注浆，待注浆结束后施工底板锚杆、锚索孔，铺设底板钢筋网，安装底板锚索、锚杆、拉条和托梁。要求底板锚索预应力不低于70KN，底板锚杆预紧力矩不低于300N.m。

④再对底板进行二次浇铸混凝土至底板设计标高，同时将超出底板设计标高的锚索头剪掉。

4.施工工艺

第一步：喷浆。

第二步：帮顶首次大排距注浆，注浆顺序：先下后上。

第三步：实施帮锚索加固。

第四步：实施帮顶二次间隔排注浆，注浆顺序：先下后上。

第五步：实施底角锚杆。

第六步：将水沟中的水在巷道端头截流至其它巷道。或沿水沟内侧按照排距1500mm布置注浆孔，注浆孔深1000mm，与竖直呈600角，钻孔深入水沟下侧，实施水沟渗水封堵注浆，注浆时间10min。

第七步：布置封水注浆孔、集水孔和底板加固注浆孔。首先设置封水注浆孔截断该段巷道与外围的水利联系，然后布置集水孔实施连续抽水，直至无水可抽为止，通常抽水时间在12h—24h 之间。由于塌孔的原因，封水孔的施工也需分两步，钻一2m浅孔预注浆，注浆时间30min。24h后在同一位置附近钻孔至6.5m并实施注浆，注浆时间20min，钻一孔，注一孔。严禁一次性钻完所有孔后再注浆。浅孔预注浆仅需钻2孔（相互间隔的2孔）。

第八步：底板一次注浆。

第九步：底板二次注浆。

第十步：底板锚索施工。

5.效果分析

喷、注、锚对巷道全方位联合支护控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形，围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲、拉伸与剪切破坏，在锚固区内形成刚度较大的次生承载结构，最大限度地保持锚固区围岩完整性，减小锚固区围岩整体强度。注浆充填围岩裂隙，提高了岩体强度，避免应力集中，使围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减小。附加利用锚索卸压，使巷道周边的高应力向深部转移。巷道施工一年半变形量小，取得良好的效果值得推广。

【参考文献】

[1]陈炎光.陆士良.中国巷道围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版，1994.

[2]李希勇.孙庆国.深部巷道围岩工程控制理论及时支护实践[M].徐州：中国矿业大学出版，2001.

[3]李伟.等.淮北矿业集团优秀论文汇编[S].