极破碎围岩条件下巷道支护控制技术研究

宋德垚，杨建华

（济源煤业有限责任公司，河南 济源 454661）

极破碎围岩条件下巷道支护控制技术研究

宋德垚，杨建华

（济源煤业有限责任公司，河南 济源 454661）

21122综放工作面下巷顶板破碎，巷道断面收缩率高达78%，变形严重，影响到皮带正常运转及通风行人，针对情况，采取先注浆加固顶板，而后采用采用对破碎冒顶区预注浆加固，工字钢对子棚与液压抬棚联合支护技术工艺对扩修巷道进行支护，于传统的修护支护工艺相比较，该支护工艺更能有效的控制巷道顶板离层及底鼓等变形，提高了巷道的修护效率及支护强度。

支护；工作面；工字钢；液压抬棚；注浆

1 工程概况

某矿21122工作面下巷布置在21141采空区下，内错21141上巷30m，采用半圆拱断面，全断面锚网（索）支架36U—5.6m拱型可缩性支架，拱顶背网后背木复合支护，棚距0.7m。在下巷掘进至下巷口以里140m接近2-3煤与2-1煤合并线时，顶板异常破碎，冒顶高度在2-3m，掘进前方片帮2-3m，顶锚杆、锚索无法施工，为保证工作面正常接替，掘进采用“撞楔法”施工，即采用管缝锚杆配合5m长道铁的方法超前控顶，支架36U拱形支架强行通过地质构造异常区，全长350m。随着21122综放工作面回采工作的进行，该段巷道支护强度低，变形严重，两帮位移量在1-2m，底板鼓起，顶板下沉，巷高只有1.5-2.0m，设计掘进断面26.5m2，目前只有6m2，巷道断面收缩率高达78%，36U拱形支架扭曲变形，已严重影响下巷皮带运转及行人安全，因此，必须对该段巷道重新扩修加固，保证皮带正常运转及通风行人安全。

2 支护方案分析

由于该段巷道顶板异常破碎，冒顶高度在2-3m，根据现场情况，扩修前需对该段巷道顶板围岩采用注单液水泥浆加固技术进行固化处理，以保证扩修期间顶板安全。而后采用两帮锚网配合5×3.3m（梁×腿）工字钢对子棚联合支护，架棚后顺皮带两侧打液压抬棚进行加固，以达到预期的控制效果。

2.1 注浆加固技术参数分析

2.1.1 注浆加固设备及相关参数

ZBY50/7.0-11煤矿用液压注浆泵一台及配套构件，支腿式风动钻机一部，接杆型钻杆一套（钻杆总长8m及）φ28mm钻头，φ25高压管，电源及配套电缆。专用注浆管（20mm管制作而成）及配套接箍，425#水泥、清水、洁净的储液桶等，注浆液的配比浓度为：水：水泥=1：1.5（重量比）。

2.1.2 注浆孔布置及施工顺序

顺巷道方向布置3排注浆孔，排距2.0m，每排3个孔，间距1.5m，依次序向前打设注浆孔。注浆孔与巷道水平方向呈50°夹角向里打设，左右两侧孔分别外扎20°。孔深均为8m，孔径28mm，21122下巷注水泥浆钻孔布置如图1所示。施工工序为：打注射孔→按顺序安装、固定注射管：先安装2m长枪头管、再上中间接管（根据钻孔深度确定）、最后装2m长封堵管→封孔、联接及注射→换孔注射→冲洗管路。

图1 21122下巷注水泥浆钻孔布置示意图

2.2 工字钢对子棚与液压抬棚联合支护技术工艺

2.2.1 工字钢架棚支护参数分析

工字钢对子棚支架规格：上净宽4.7m，下净宽6.1m，净高3m，棚腿水平夹角80°，支架柱窝深均0.3m，棚距为0.8m，柱腿支于实底，确保支架坚实有力，两帮空帮让压0.3m。

棚间打设钢筋拉杆，顶梁距梁口1m外安装拉杆，并棚间打钢筋拉杆，顶梁两根，帮每侧一根，共计每棚4根拉杆（拉杆用ф16mm、长780mm长钢筋制成，两侧弯成50mm直弯）；且每棚拉杆处及梁口处打方木撑杆加固，木撑杆规格为40mm×40mm×680mm。

2.2.2 液压抬棚支护

（1）液压抬棚的支护参数及其优点。巷道架设工字钢棚后，顺皮带两侧打连续液压支架加固，液压支架距皮带两侧0.1—0.2m。液压抬棚参数如下：立柱中心距1500mm；支架高度2275-4665mm；顶梁2800×285mm（长×宽）；底梁长2500×600mm（长×宽）；立柱：缸径200mm，柱径185mm；立柱行程2390mm（其中液压行程1250mm，机械行程1140mm）。安全阀开启压力35Mpa；支架工作阻力2200KN。

由于液压抬棚底座面积大（液压抬棚底座面积为0.95m2），减小了支架所受的压强，支架不容易钻底。同时，其立柱为大立柱，立柱基本不变形，大大提高了支架抗变形能力，提高了巷道整体支撑力。

（2）施工方法。安装液压抬棚时，必须按先底座再立柱后顶梁的顺序安装，在安装顶梁时，首先将2个导链挂在牢固的抬棚上，分别栓住顶梁的两端，缓慢吊起，吊到适当的位置再与立柱连接，施工时要有专人负责安全工作。安装好后向液压抬棚立柱内注入压力不小于30Mpa的乳化液，同时将液压抬棚升紧升牢后再回需要安装第二架液压抬棚位置的单体柱。安装后，定期对液压抬棚支架进行补液，确保液压抬棚支架的初撑力，并定期对歪倒的液压抬棚进行扶正，其支护效果如图2所示。

图2 液压抬棚支护图

3 支护效果分析

21122下巷自2013年7月8号从890棚往外开始对21122下巷冒顶区预注浆，注浆期间个别地区巷道顶板漏浆严重现象，原因为破碎顶板裂隙过大，待凝固后再继续补注，注到664棚，共计注浆941袋。2013年9月17号开始对832-797棚扩修，扩修期间未发生冒顶现象，注浆效果较好，且巷道扩修使用至今，巷道底板鼓起，顶板下沉现象明显减慢，有效地避免支架钻底、顶板离层下沉、底板底臌等现象的发生，保证了巷道的正常使用。

采用对破碎冒顶区预注浆加固，工字钢对子棚与液压抬棚联合支护技术工艺，相较于传统的修护支护工艺相比较，能够更加有效的提高修护效率及支护强度，具有成本低、修复加固效果好、巷道服务年限长、施工安全易操作等优点。同时将松散破碎的煤体胶结成整体，提高了煤体自身强度，能起到有效的封闭作用，隔绝空气，抗风化、防水，顶板煤层免于暴露在空气中，得不到氧化放热而导致温度升高，防止自燃。因此该技术在该矿的成功试验，具有很高的应用前景，尤其对大工程量巷道扩修施工有着显著的经济效益及社会效益。

参考文献：

［1]王哲.软岩巷道支护理论与施工技术［J].煤.2006（04）

［2]林世豪，林长柄.破碎围岩及动压巷道的支护技术探索［J].煤矿安全.2012（04）

［3］杨胜利，王进学，张鹏等.破碎围岩巷道锚杆支护优化研究［J].金属矿山.2011（01）

宋德垚（1986-），男，辽宁营口人，助理工程师，在职工程硕士，现任河南省济源煤业有限公司二矿副总工程师。