破碎顶板锚注支护技术应用

孙磊磊

（山西铺龙湾煤业有限公司，山西 大同 037100）

1 概述

153采区轨道下山北侧为153采区上部车场绕道，南侧为β7-3带岩墙，东、西侧为太下煤层，顶部为北风井工业广场保护煤柱，距地面深度大于899m，巷道设计长度630m。153采区轨道下山原设计沿太下煤层顶板施工，拉门施工160m后，由于受地质构造影响，太下煤层顶板变化较大，影响巷道的正常使用，决定153采区轨道下山按腰线（-60）在太下煤层中施工。由于太下煤层层理、节理发育，造成巷道围岩较为破碎，为保证153采区轨道下山正常使用和行人安全，研究决定对153采区轨道下山进行锚注支护。巷道顶底板岩性如表1所示。

巷道在掘进过程中涌水主要来自于顶板砂岩，涌水量最大16m3/h，最小为0.3m3/h，平均涌出量4.3m3/h。掘进工作面的绝对瓦斯涌出量在0.22～1.89m3/min，瓦斯涌出量较小。巷道掘进方向上整体呈现出东高西底，在巷道掘进的中间区域，顶板裂隙较为发育，且附近发育有多个陷落柱，给巷道顶板支护造成一定的不利影响。

表1 巷道顶底板岩性

2 原巷道支护形式

153采区轨道下山原支护形式为锚网+锚索+喷浆联合支护，喷浆厚度100mm，顶部钢带使用4.2m、8.0m锚索，间排距0.8m×1.0m，两帮使用2.4m锚杆，间排距0.8m×0.8m，顶部长锚索长度为10.0m，间排距1.2m×2.0m，巷道支护断面图如图1所示。由于巷道中间区域受到陷落柱影响，顶板裂隙也较发育，巷道在此范围内易发生顶板冒落，最大冒落深度达到3.6m，给巷道的正常掘进带来不利影响。

图1 巷道支护断面图

3 锚注加固支护方案

针对原支护存在的问题，改用中空注浆锚杆进行支护，并进行注浆加固，注浆材料选用水泥-水玻璃双液浆。

（1）在对巷道顶板进行注浆加固前，采用风镐刷巷道两帮以及顶板，刷出规格为150mm×150mm、深度在50～70mm的注浆孔，保证注浆锚杆注浆结束之后，锚杆尾部不超过巷道平面。

（2）施工中空注浆锚杆，对打好的锚杆及时进行注浆作业，未施工完成的锚杆，端部应注意保护，防止异物堵塞。在对锚杆进行注浆过程中，隔一排施工一排锚杆，注浆一排。待巷道注浆完成之后，采用水泥浆将风镐刷出的注浆孔抹平。巷道注浆采用的注浆锚杆以及注浆孔参数如表2所示。注浆锚杆端尾采用橡胶筛进行堵浆。

表2 注浆锚杆参数

（3）中空注浆锚杆间排距

一般情况下采用水泥-水玻璃双液浆的有效渗透半径在800～1200mm，为了保证注浆效果，将注浆锚杆的间排距均设定为1600mm。在矩形巷帮上靠近顶板的帮角位置施工与巷帮夹角为80°的帮角锚杆，距离巷道底板约1800mm，其余的垂直巷帮施工，在巷道帮角靠近底板位置向下施工注浆锚杆，与底板呈30°～45°。

（4）注浆浆液参数

选用的水泥为超细水泥，水灰比为0.6：1，每个钻孔添加的水玻璃量占水泥净用量的3%～5%。钻孔的注浆压力控制在1.0～1.5MPa。

（5）注浆方式

由于掘进的巷道周边岩层较为松散、破碎，注浆钻孔过程中可能会出现串浆而导致注浆钻孔堵孔现象，因此，注浆过程中采用间隔注浆方法，即同时注浆的注浆孔间隔3.2m。

（6）注浆顺序采用由下而上方式，先注巷道底角钻孔，再注帮部钻孔，最后注顶板钻孔，隔排方式进行注浆。锚注支护断面图如图2所示。

图2 锚注支护断面图

4 锚注加固施工方法

4.1 施工准备

（1）施工工艺流程

交接班→安全检查、准备→出货→延皮带→割煤→安全检查→顶、帮打注锚杆（锚索）、挂网→喷浆→打注浆锚杆→锚注→复注→清理→循环结束。

（2）巷道基本几何尺寸要严格把握好，巷道最终断面为使用断面106%以上，以保证略有微变形的余地，确保二次注浆和巷道正常使用断面。

（3）施工顺序

综掘机割煤后，随即进行锚网支护，锚网支护后进行喷浆支护，喷浆厚度100mm，喷浆完成后进行锚注支护。

（4）注浆锚杆用4分铁管制成，长度1600m、2000mm，间排距1500mm×1500mm，巷道顶部使用长度为2000mm的注浆锚杆，两帮使用长度为1600mm的注浆锚杆，一次注浆完成后，需对不稳定的巷道进行二次补注。注浆前根据具体情况，对开裂处进行补喷，预计二次补注喷浆面积占巷道表面积的60%，厚度50mm。

4.2 钻孔注浆

（1）注浆锚杆钻孔施工使用锚杆钻机和风煤钻，钻孔直径28～32mm，深度大于注浆锚杆长度。

（2）注浆锚杆直径为Ф20mm，长度为1600mm、2000mm，用4分铁管制作，杆体上顺序钻有Ф5mm注浆孔，杆体同侧注浆孔距100mm。

（3）底角注浆锚杆规格同帮注浆锚杆，排距1500mm，下扎角度30°～45°。

（4）注浆锚杆外端用棉纱缠好后，将注浆锚杆插入钻孔，然后使用特制铁楔将钻孔口楔紧、封严堵实，必须保证注浆时不漏液。

（5）复注锚杆间、排距1800mm×1800mm，视其围岩移近量而定（复注锚杆数量预计为一次注浆锚杆数量的60%）。

（6）注浆锚杆外漏长度必须满足安装快速接头及复喷的需求。

5 注浆效果

在注浆加固巷道中布置4个表面位移测站，测站采用十字星布点法布置和测量。

表3 观测结果

三个月后，对试验巷道进行表面观测见表3。对比表明，巷道两帮移近量最大为52mm，顶板最大下沉量为22mm，满足了巷道安全使用的需要。

6 结语

采用锚注支护对153采区轨道下山进行支护加固后，有效解决了巷道围岩破碎时的支护难题，防止巷道出现严重破坏，降低了劳动强度，大大改善了矿井安全状况。