鹤煤九矿—420硐室群加固方案探析

王方晨

摘要： 本文主要结合九矿的具体条件，硐室群围岩的呈现软岩特征，经历了两次返修，围岩松动范围大，周围采掘形势复杂等具体情况，提出了硐室群围岩加固方案以供探讨。

Abstract： In this paper， based on the specific conditions of No. 9 Coal Mine， that is the rock mass of the chamber group is characterized by soft rock， and it has experienced two times of rework， the surrounding rock has large loose range and the surrounding mining condition is complex， the reinforcement scheme of chamber group surrounding rock is proposed for reference.

关键词： -420硐室群；加固方案；地质

Key words： -420 chamber group；reinforcement scheme；geology

中图分类号：TD354 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0127-02

1 矿井地质概况及-420硐室群地质条件

鹤壁公司九矿位于鹤壁矿区北部边界。南距鹤壁市区18km。西及西南以下夹煤露头为界；西北及北部以F155断层为界，与王家岭煤矿相邻；东部以F153断层和二1煤层-400m底板等高线为界；東南以F7断层与四矿分界。-420硐室群位于位于二1煤层三一采区下部10m～20m，其中井底硐室群包括南北马头门、变电所、泵房、管子道、井筒-马头门连接段。31采区硐室群包括31采区变电所、31采区避难硐室。地面标高+188，-420区域硐室底板标高为-415左右，因此硐室群埋深为600m左右。硐室群在石炭系太原群上部及二叠系下部山西组岩层中掘进，岩性主要由L9石灰岩、黑色泥岩、深灰色中粒砂岩、灰黑色砂质泥岩及薄煤层组成。

2 采掘情况

-420水平井底未受上覆回采工作面的采动影响，而31采区变电所与上覆2504采空区边缘的水平距离为42m，31采区避难硐室与2504工作面的水平最小距离为73m。

硐室是矿井生产的咽喉部位，目前硐室巷道围岩的变形大，断面缩小，并已造成潜在的冒落区域，对硐室的安全使用有一定影响。

3 修复方案

3.1 变电所修复方案

变电所采用深浅交错注浆+底板注浆+双作用锚索支护形式。将变电所硐室内活动浆皮清理干净，确保后续施工安全。

由于断面较大，施工前必须搭好工作台。前期准备完成后，再将变电所内松动的混凝土喷层去掉，施工顺序为先顶后帮。

3.1.1 锚索参数

全断面补打锚索进行加强支护，间排距1400×2100mm，顶帮锚索规格为Φ21.8×7300mm，每根锚索用4支Z2360型树脂锚固剂锚固。全断面布置7根锚索。锚索垫板采用16mm厚钢板加工，规格为300×300mm。

锚索施工采用先顶部，后两帮的施工顺序。

3.1.2 注浆参数

注浆选用深浅结合的方式，如图1（a）所示布置注浆锚杆，布置时保持两者交错，孔间排距保持2.1×2.1m。采用无缝钢管作为注浆锚杆，直径？准32mm，壁厚3mm，短孔注浆锚杆长度1800mm，深孔注浆锚杆长度4000mm，图1（b、c）表示注浆锚杆加工。选用规格为26mm×4mm的A3薄钢板作为注浆锚杆杆尾，并将其和杆体焊接在一起。止浆塞采用快硬水泥药卷水泥玻璃止浆；每孔一卷，选用KBY-50/70注浆泵，公称压力0.5～7MPa，公称流量50L/min；注浆管路采用25mm高压胶管及1寸多层胶管，确保管路连接无异常，能够正常使用。

3.1.3 双作用锚索参数

设计图1（a）窗体顶端

组合锚索的加工图见设计图1（a）所示，截面如图1（b）所示。锚具采用OVM15-4型，适用于？准15.24mm钢绞线，构造见图1（c）。

3.1.4 所需物料及费用

单位长度及变电所总长28m所需物料，单位工程量直接费用为7744.18元。

3.2 水泵房修复方案

全断面补打锚索进行加强支护，间排距1400×2100mm，顶帮锚索规格为Φ21.8×7300mm，每根锚索用2支Z2360型树脂锚固剂锚固。全断面布置5根锚索。锚索垫板采用16mm厚钢板加工，规格为300×300mm。

3.2.1 注浆参数

注浆选用深浅结合的方式，布置时保持两者交错，孔间排距保持2.1×2.1m。采用无缝钢管作为注浆锚杆，直径？准32mm，壁厚3mm，短孔注浆锚杆长度1800mm，深孔注浆锚杆长度4000mm。选用规格为26mm×4mm的A3薄钢板作为注浆锚杆杆尾，并将其和杆体焊接在一起。止浆塞采用快硬水泥药卷水泥玻璃止浆；每孔一卷，选用KBY-50/70注浆泵，公称压力0.5～7Mpa，公称流量50L/min；注浆管路采用25mm高压胶管及1寸多层胶管，确保管路连接无异常，可正常使用。

3.2.2 所需物料及费用

单位长度及变电所总长33m所需物料，单位工程量直接费用为7516.97元。

3.3 避难硐室修复方案endprint

31采区避难硐室一侧（13.74m）为-420轨道大巷，另一侧（9m）为-420北翼胶带大巷。根据九矿围岩结构特点以及围岩修复要求，结合现场考察，两帮浆皮开裂脱落，造成外层防护材料变形破坏；因此，31避难硐室的修复方案是：

主动支护：锚索+深浅交错注浆

包括以下几点：

支护方案：深浅交错注浆。

3.3.1 锚索参数

巷道全断面补打锚索进行加强支护，间排距1400×2100mm，顶帮锚索规格为Φ21.8×7300mm，每根锚索用4支Z2360型树脂锚固剂锚固。全断面布置3根锚索。锚索垫板采用16mm厚钢板加工，规格为300×300mm。

3.3.2 注浆参数

与上文“水泵房修复方案”中注浆参数相同。

底板采用深浅注浆锚杆进行加固。

3.3.3 单位长度工程量

单位长度所需物料，单位工程量直接费用为2831元。60m工程总价为166915元。

4 施工工艺

①第一步先利用锚索钻机打孔，井下现场进行组合锚索，利用人力下入钻孔内。

②组合锚索时，应按照相关规范要求进行组装，钢绞线选为每组4根Φ15.24mm，利用固定环在其四周每0.8m均匀地绑扎，每隔一个内外组装，4根锚索的前端必须用Φ20mm的塑料管套上5m，做为锚索的预应力段。

③为利于排除空气，组合锚索在放入钻孔时，应把Φ10mm的塑料管邦在前端。

④上述工作完成后，應安排人员仔细检查排气管是否存在异常，若发现异常应立即采取修正措施，只有在确保排气管无异常的情况下才能开始下一环节的操作。

⑤在装有水的塑料瓶内插入用于排气的塑料管的一头，注浆期间观察钻孔内返出的气泡，从而判断砂浆是否注满，当塑料瓶内返有灰浆时，停止注浆。

⑥为避免把注浆泵胶管注坏，应合理控制砂浆时压力，保证其在0.6-0.8MPa范围内。

⑦锚索钻孔注满后4小时后，将注浆插管去除，同时用砂浆处理平孔口部分，固定锚索托盘。

结合施工现场实际情况，组合锚索砂浆注满后，待砂浆凝固3-5天后，张拉锚索，本次设计组合锚索的预应力为40吨。压力表上显示20MPa。

在组合锚索的注浆达到凝固期后，进行组合锚索张紧顺序。首先安装槽钢，其次是安装上锚索垫板，上好锚索锁具，利用千斤顶张紧锚索，张紧力40吨，在手动油泵压力表上显示20MPa，符合相关规范标准。

5 小结

①由于变形比较严重，深部破坏范围比较大，已经影响正常功能，考虑对硐室围岩进行加固。

②提出了硐室群的加固思路：围岩注浆加固与组合锚索联合支护。即采用围岩深浅交错注浆加固和组合双作用。防围岩出现较大的变形，设备基础稳定，硐室内设施不受巷道变形影响。

③给出了硐室群加固设计方案和组合锚索的施工工艺流程。

参考文献：

[1]程燕学，郑新旺.大断面强流变软岩硐室群失稳机理及加固技术研究[J].能源技术与管理，2013-10-28.

[2]李占彪.大断面永久硐室支护技术研究[J].陕西煤炭，2015-08-15.

[3]王俊义.副井马头门组合锚索加固措施[J].中国煤炭工业，2009-09-15.endprint