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注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用(一)
采用注浆施工法加固受采动影响的锚网支护巷道
采用注浆施工法加固受采动影响的锚网支护巷道
摘 要 本文通过采用注浆施工法将已掘锚网支护巷道围岩凝结成一个整体，有效提高了支撑能力，进而达到了保持岩体整体性和保持巷道稳定的目的。
关键词 采动影响；注浆施工法；加固
山西潞安集团司马煤业有限公司二采区猴车巷(里段)即二采区猴车巷里程1934m至里程2 986m区段，总长1 052m，于2010年5月开始施工，2010年7月底施工完毕。属于二采区的准备巷道，用于行人的运输。近期由于受邻近1210工作面的回采动压影响，导致该巷道底鼓严重、两帮移近量较大。为此，司马煤业公司采用注浆施工加固方案对该巷道进行维护，增强巷道的稳定性。
1 工程概况
1.1 二采区猴车巷巷道原有支护形式
二采区猴车巷(里段)巷道断面为4.2m×3.2m（宽×高），采用锚网支护。巷道支护形式为：顶锚杆为D20mm×2400mm螺纹钢锚杆，每排6根；顶板打设单体锚索，锚索采用D18.9mm×7300mm的钢绞线，间距为1800mm。帮锚杆为D20mm×2000mm螺纹钢锚杆，每排4根；顶、帮锚杆间、排局均为900mm×900mm。
1.2 二采区猴车巷（里段）受回采工作面采动的影响【注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用】
为了更好地掌握1210工作面回采动压对二采区猴车巷（里段）产生的影响，在二采区猴车巷（里段）掘进期间在该巷道布设了矿压监测测站。主要采用顶板离层仪（每50m于顶板中间位置安装一个顶板离层仪）监测顶板离层和表面位移测站（每50m安设一个表面位移测站）监测两帮、顶底变化情况。所有测站在安设后均进行初始读数记录。
通过矿压综合监测发现：每次1210工作面顶板周期来压时，二采区猴车巷（里段）内与回采位置相对应的区段伴有顶炮；锚网支护巷道出现断锚杆（索）、钢带限位孔开裂等现象。巷道北帮压力、变形情况明显大于巷道南帮。通过测量发现，巷道北帮移近量最大值为803mm，巷道南帮移近量最大值为721mm，巷道两帮移近量最大值为1 141mm。
2 注浆施工技术方案
2.1注浆加固范围
根据现场实际条件，决定前期先对猴车巷外段（3#行人通道向东）100m范围进行加固，其余部分待1210工作面推进至距离该段大于300m时，再继续向前加固，直至变形巷道全部加固完成，加固区域与1210回采工作面推进位置始
注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用(二)
注浆锚索在深部破碎围岩巷道支护技术应用
注浆锚索在深部破碎围岩巷道支护技术应用
摘要：在深部巷道中由于受深井地压影响，造成巷道顶板下沉、变形严重，严重影响矿井的安全，为了防止巷道顶板下沉、变形，围绕深部复杂软岩巷道稳定性控制研究存在的主要问题，制定方案巷道在特殊地段及条件采用高强度注浆锚索加固的方案，研究成果对深部破碎松软围岩巷道支护、大跨度硐室、断层破碎带、大断面交岔点、巷道应力集中区以及受动压影响严重的巷道支护具有借鉴意义。【注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用】
关键词：深井地压巷道；破碎松软围岩；注浆锚索加固
中图分类号：TD353 文献标志码：A
Grouting Anchor Cable In The Deep Rock Roadway Supporting Technology
Zhang Xiaofeng, Mi Wen Chuan, Zhang Fangyun
(China coal fifth construction Co., LTD The forty-ninth Engineering Department，Handan，Hebei 056003，china) Abstract ：In the deep roadway in deep ground pressure effect caused by the tunnel roof subsidence, deformation, serious, serious impact on mine safety, in order to prevent the roof subsidence, deformation, surrounding the deep and complex soft rock roadway stability control of the main problems, make plan of roadway in special areas and conditions by using high strength grouting anchor cable reinforcement scheme research on deep, broken soft rock roadway, large span underground chamber, fault fracture zone, heavy section intersection, the stress concentration area in the roadway as well as affected by dynamic pressure of severe roadway have draw lessons from a meaning.
Key words： Deep well pressure roadway; broken soft rock; grouting anchor cable reinforcement
中图分类号：TD353 文献标志码：A【注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用】
1 前言
赵楼矿井隶属于兖煤菏泽能化公司，由煤炭工业部济南煤炭设计研究院设计，井田面积144.89Km2，设计生产能力为3.0Mt/a，服务年限59.5年。矿井采用立井开拓，主、副、风井筒均布置在同一工业广场内,井口设计标高+45.000m，1302综放工作面是该矿井的第一个工作面，该工作面宽度150m，推进长度931m，煤厚3.60～5.74m，平均4.67m，该工作面煤层底板标高为-860～-940m，实际煤层埋藏深度为900～980m。根据中国地质科学院地质力学研究所在ZL-2、ZL-3孔中采用水压致裂方法进行的原地应力测量研究成果，垂直应力基本等于按照上覆岩层厚度和容重计算的垂直应力，故1302工作面顺槽及切眼的支护效果必须能够满足抵抗深井地压的需要。分析该工作面处于地应力集中区域，在 1302切眼及两端头共300m范围内巷道顶板打注浆锚索进行加强支护。
2 注浆锚索支护
注浆锚索支护在大断面硐室、交岔点、断层破碎带、巷道应力集中区以及受动压影响严重的巷道均有应用。它将锚固范围内的岩层加固并施加一定预应力，并利用水泥浆液把弱面与四周岩体重新胶结起来，提高围岩的整体稳定性。
2.1 锚 索
该锚索为中空注浆锚索，采用螺旋预应力钢丝加工的内有注浆管（塑料管）的螺纹紧固锚索，锚索公称直径22mm，长度6m，破断力420KN，安装孔径28mm。锚索间排距2400×1600mm，锚索孔深度5700mm，锚索外露长度不超过300mm，采用MSCK2340型及MSK2340型锚固剂各1支进行锚固，托盘采用20×220×220mm钢板制作。
图1 注浆锚索注浆结构图
Fig. 1 Grouting anchor grouting structure diagram
2.2 注浆材料
注浆用的水泥浆采用普通525#硅酸盐水泥，水灰比1：2，注浆时添加ACZ-1型水泥注浆添加剂，封孔采用橡胶塞。主要技术指标：（1）膨胀率0.5-0.8%；（2）1d抗压强度：25MPa，28d强度72 MPa；（3）ACZ-1型水泥注浆添加剂添加量为水泥量的8%；（4）添加剂对钢筋无锈蚀，无毒害成分，对环境无污染。
2.3 主要设备
2.3.1 MQT-130型锚杆钻机，用于打顶部锚索孔及安装锚索。
2.3.2 钻头：金刚石钻头。
2.3.3 注浆泵：采用MG-150型风动注浆泵，主要技术参数如下：
气源压力：0.5-0.63 MPa；气缸直径φ150mm；
输出压力输出压力：7 MPa；出浆量：60 L/m；
耗气量：50 m3/h；重量：17.1 Kg
2.3.4 水泥浆搅拌机采用风动搅拌设备。
图2 注浆系统实物照片
Fig. 2 Grouting system real photo
3 施工工艺
注浆锚索施工工艺主要包括：钻锚索孔→安装锚索→配料→注浆→清洗设备。
3．1 钻锚索孔
钻孔采用φ28mm金刚石钻头，钻孔直径28mm、深5700mm，间排距2400mm×1600mm。
3．2 安装锚索
用中空注浆锚索把MSCK2340型及MSK2340型锚固剂依次推入钻孔，用MQT-130型锚杆钻机进行搅拌到预定位置，之后装上橡胶塞与托盘，用风动扳手旋转尾部螺母进行封孔和预紧。钻孔开口破碎时要先进行清理，并用纱布配合橡胶塞密封，防止在注浆时窜浆。
3．3 配料
3.3.1 首先用清水将搅拌桶冲洗干净，严禁桶内有杂物、硬块等；严禁使用在井下长期存放的水泥，防止阻塞管路。
3.3.2 仔细检查注浆设备及连接管路，开机时，阀门要缓慢开启。
3.3.3 向搅拌桶内注入清水，根据一次注浆孔的数量确定水量及水灰量，加入水泥量8%的ACZ-1型注浆添加剂，以增强、增塑、微膨胀，减小水泥浆的水灰比高泵送阻力大的问题。
3.3.4 开动搅拌机，开始时速度较慢，向桶内加入525#水泥，边加入边搅拌，水泥须慢慢加入，并不断搅拌，避免大量水泥倒入桶内，影响搅拌质量和效果。
3．4 注浆
3.4.1 先检查与注浆泵连接的管路是否畅通。
3.4.2 启动注浆泵进行注浆，注浆速度要缓慢，不可一次就把注浆阀门开到最大，防止浆液阻塞管路。
3.4.3 在注浆过程中，当听到注浆泵发出一种沉闷的声音或周围围岩漏浆时或压力表达到5 MPa时，表明已注满，可关闭注浆泵，等待2-3分钟再注浆，直至再次注满，关闭注浆泵即可。
3．5 清洗设备
3.5.1 注浆结束后，必须用清水将搅拌桶内、桶外清洗干净，否则水泥浆液的凝固会造成泵体的损坏。
3.5.2 向桶内加入清水，开动注浆泵，将泵内的残留浆液冲洗出来。
4 注浆锚索加固效果分析
在实际注浆施工中共安设了375根锚索预紧力均达到不小于120kN以上，施工后巷道没有产生变形，减少了巷道的维护工程量。这说明注浆锚索对于深井巷道的支护起到了积极主动的作用，其效果是有目共睹的，采用注浆锚索加固、维修巷道有其优越性，无论在支护的强度、刚度和安全可靠性上还是在占据巷道空间上都是架棚支护所不能相比的。它不受巷道断面的限制，施工方便。与传统架棚支护相比，注浆锚索施工方法简单、快速，辅助运输量减少，工人的劳动强度减轻。锚索施工设备轻便，易于掌握，具有广阔的推广前景。每米巷道用注浆锚索加固的材料包括高强度锚索、水泥等费用共计721元，而用架棚支护的材料包括12#矿工钢梯形支架和坑木等费用共计1897元 二者相比较，采用前者每米巷道可节约支护材料费用1176元。
5 注浆锚索的优点
5.1 锚索索体为新型中空结构，自带注浆芯管，采用反向注浆方式，不仅消除了产生气穴空洞的可能性，保证锚固浆液充满钻孔，而且省去了排气管和注浆专用接头，使施工步骤大为简化。
5.2 索体上部为搅拌树脂药卷端锚，下端采用螺纹锁紧，安装后能立即承载，施加预紧力，对于自稳能力差的顶板岩层又是非常有利和必要的。
5.3 锁体与锁紧机构采用创新型的结构设计，在保证注浆通径的前提下，使锁体直径达到最小化，所需安装孔径肖，实现了小直径、大吨位，锁体结构本身满足高压注浆的要求，可以实现锚注结合。
6 现场实施结论
通过理论分析和现场试验，赵楼矿井首次采用注浆锚索加固顶板在应用并获得了成功，表明深部破碎松软围岩巷道采用注浆加固是完全可行的。这是一种适用深部破碎松软围岩巷道、大跨度硐室、断层破碎带、大断面交岔点、巷道应力集中区以及受动压影响严重的巷道的有效加固方式，为煤矿井下巷道特殊地段的加固、维修提供了一条新的有效途径。 参考文献：
[1] 申志平.
[2] 柏建彪、侯朝炯
[2] 彭可平、董智慧
斜井破碎围岩锚注联合加固技术应用研究[J]. 煤矿开采2009, 14(4) 深部巷道围岩控制原理与应用研究[J] . 中国矿业大学学报2006, 35(2) 顶板破碎巷道围岩注浆加固研究[J] . 中国资源综合利用 2011, 29(11)
注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用(三)
8(C-)深部注浆与浅部注浆在软岩巷道掘进的应用
深部注浆与浅部注浆在软岩巷道掘进的应用
苏宝锐1 ，侯方同2
（中煤第五建设公司第三十一工程处 河北 邯郸 056003）
摘要：济矿集团阳城煤矿地面标高+38.9～+39.7m，我单位施工的-650m回风大巷掘进工作面所处地段岩层整体赋存形态为走向北东,倾向南东的单斜构造。岩层倾角20°～30°，平均25°。掘进工作面横穿三DF54、三DF52正断层，地质构造较复杂，预计邻近小断层发育，无岩溶陷落柱、岩浆侵入、古河流冲刷等其它特殊地质现象。巷道大多位于泥岩中，岩层软弱，遇水膨胀，巷道支护难度较大。原岩石开拓巷道采用锚网索梁棚喷支护，矿压显现强烈，巷道掘进穿越软弱复杂岩层，施工过程中巷道变形较严重，先后多次发生巷道局部垮落，原支护不能满足松散围岩巷道的支护要求。根据实验分析采用巷道采用锚网索喷注联合支护作为永久支护，能有效的解决围岩松散条件下巷道易变形，支护效果差等难题，避免了锚喷架棚巷道单一支护变形后的修复费用等间接损失，进一步保证了安全生产，取得了良好的社会效益和经济效益。
关键词：松散软岩巷道；深、浅部注浆；复合支护
1、矿井地质条件
1.1岩性对巷道稳定性影响
井下巷道多处于粉砂岩、砂岩、页岩、泥岩层中，围岩层理、节理、裂隙较发育，页岩多为炭质胶结和泥质胶结，结构不完整，遇水后易冒落。如岩石矿物成分中含有不同量的蒙脱石、伊利石等膨胀性
矿物，极易产生底臌。
围岩的坚固性系数离散性大，这类围岩在埋深不超过400m时按常规支护方式既可，埋深达700m，已超过常规支护极限点。因此巷道稳定性较差。
1.2深度对巷道稳定性影响
按照地压理论，深度的增加仍然会使巷道压力增加，对于全掩蔽式煤田，原表土层矿井深井压力上升尤其明显。
1.3原岩应力对巷道稳定性影响
根据附近矿井地应力测试，埋深在700m以下垂直地应力多在18～30MPa，水平应力一般在10～24MPa；预计该矿地应力一般会在16～20MPa左右。
1.4回风大巷迎头围岩破坏钻孔探测结果
在-650南翼回风大巷掘进迎头位置进行了巷道顶板、巷道起拱处、巷道帮的多个钻孔的初步探测（探测深度10m），探测结果表明，巷道顶板、拱、帮完整性一般。
1.5断层对巷道稳定性影响
由于破碎带较多，原始地层遭到破坏，特别是大断层附件出现许多落差小于5m的派生断层，使围岩更加破碎，同时也增加了地应力。另外断层会将含水层中的水导入巷道，对巷道稳定造成更大影响。在如此多的影响因素作用下，若按常规方法进行巷道支护，势必造成巷道在高地应力作用下的变形破坏，结合临近矿井的施工经验，在矿井施工过程中，实行新技术非常必要。这样既可保证矿井施工过程的安
全，又可节省大量不必要的修复资金。
2 、锚网索喷注联合支护作为永久支护在松散软岩中的运用
2.1 根据钻孔探测选用锚网索喷注联合支护作为永久支护
在围岩松散条件下，锚喷支护方式效果较差；在围岩松散特性不改变的情况下。针对松散围岩条件下，锚喷架棚支护存在大变形、垮落的缺点，我们根据钻孔探测结果选用锚网索喷注联合支护新的支护方式来解决松软岩石、破碎带多的巷道施工。
2.2 方案选择
2.2.1巷道顶板、两帮支护
（1）顶部和帮部锚杆均采用φ22×2500mm高强预应力左旋无纵筋螺纹锚杆，锚杆间排距为700mm×700mm，锚杆施工前挂网。锚网支护后及时完成初喷，初喷厚度30mm。
（2）锚网喷支护后施工注浆管，注浆管规格为φ26×2500mm，间排距为1800×1800mm，全断面布置（顶、帮），正顶一棵，向左右每偏1800mm各一棵。
（3）锚索采用φ22×8000mm锚索（注浆锚索），巷道顶板正中一棵，以此为基准向左右每偏1400mm布置一棵，锚索施工紧跟掘进面进行。
（4）锚索施工完成后进行二次喷浆，喷层厚度50mm。
（5）滞后工作面掘进15-18天，进行巷道围岩全断面深部注浆（注浆锚索）与围岩浅部注浆（注浆管），注浆浆液为Po42.5级普通硅酸盐水泥配制成的单液浆，水灰比为1:2、注浆锚索注浆终压7～8MPa，注浆管注浆终压3~4 MPa。
3.2.2巷道底板加固方案
（1）对巷道底板水平面以下800mm的岩体超挖；
（2）超挖后对底板锚杆加固，锚杆采用φ22×2500mm高强预应力左旋无纵筋螺纹锚杆，正中布置一根，间排距900mm×900mm，每排布置5根底板锚杆，
（3） 增设两根底板注浆锚索（在巷道左右两底脚与巷道底板呈45º），锚索直径Φ22mm，长度6000mm，排距1.4 m；
（4）在巷道底板布置底板注浆管，注浆管规格为φ26×2500mm，间排距为1800×1800mm；
（5）锚杆、注浆管、锚索施工完成后喷浆，喷层厚度30mm。
（6）滞后15天对超挖巷道底板进行锚管注浆与锚索注浆，锚管端部车丝，注浆完毕用专用托盘上紧；注浆材料选用P.O.42.5硅铝酸盐水泥单液泥浆，水灰比为1:2；注浆锚索注浆终压7～8MPa，注浆管注浆终压3~4 MPa。
（7）最后用C40混凝土对超挖底板进行回填。
巷道顶板、两帮、底板加固支护如图1、2、3所示，具体如下：
图1 巷道断面（含底板超挖）支护图
锚杆锚索 图2 巷道顶拱支护俯视图
注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用(四)
注浆锚索在深井巷道支护中的应用
【摘 要】本文介绍了某煤矿采用注浆锚索加固大断面深井巷道的工程实例。施工结果表明，在受地压影响的深井巷道采用高强度注浆锚索加固，支护效果良好。工程的成功实施，对大跨度硐室、断层破碎带、大断面交岔点、巷道应力集中区以及受动压影响严重的巷道支护具有借鉴意义。 【关键词】注浆锚索加固;深井巷道;支护
1 工程概况
某矿井，井田面积144.89km2，设计生产能力为3.0Mt/a，服务年限60年。矿井采用立井开拓，主、副、风井筒均布置在同一工业广场内，井口设计标高+45.000m，1301综放工作面是该矿井的第一个工作面，该工作面宽度150m，推进长度931m，煤厚3.60～5.74m，平均4.67m，该工作面煤层底板标高为-880～-940m，实际煤层埋藏深度为900～980m。
2 注浆锚索支护
注浆锚索支护在大断面硐室、交岔点、断层破碎带、巷道应力集中区以及受动压影响严重的巷道均有应用。
2.1 锚索
该锚索为中空注浆锚索，采用螺旋预应力钢丝加工的内有注浆管（塑料管）的螺纹紧固锚索，锚索公称直径22mm，长度6m，破断力420KN，安装孔径28mm。锚索间排距2400×1600mm，锚索孔深度5700mm，锚索外露长度不超过300mm，采用MSCK2340型及MSK2340型锚固剂各1支进行锚固，托盘采用20×220×220mm钢板制作。
2.2 注浆材料
注浆用的水泥浆采用普通525#硅酸盐水泥，水灰比1：2，注浆时添加ACZ-1型水泥注浆添加剂，封孔采用橡胶塞。主要技术指标：①膨胀率0.5～0.8%;②1d抗压强度：25MPa，28d强度72MPa;③ACZ-1型水泥注浆添加剂添加量为水泥量的8%;④添加剂对钢筋无锈蚀，无毒害成分，对环境无污染。
2.3 主要设备
①MQT-130型锚杆钻机，用于打顶部锚索孔及安装锚索。
②钻头：金刚石钻头。
③注浆泵：采用MG-150型风动注浆泵，主要技术参数如下：
气源压力：0.5～0.63MPa;气缸直径Φ150mm;
输出压力输出压力：7MPa;出浆量：60L/m;
耗气量：50m3/h;重量：17.1kg
④水泥浆搅拌机采用风动搅拌设备。
3 参数确定
3.1 巷道顶部支护
锚杆规格：采用Φ22让压锚杆，锚杆长度2400 mm，尾端配套高强度托盘、M22螺母。
锚杆锚固方式：树脂药卷加长锚固，锚杆孔直径30mm，锚固长度950mm，采用一支为K2335和一支Z2360锚固剂端头锚固，每排拱顶部布置5根。
托板：采用150×150×10 mm高强度托板。
锚杆布置：矩形布置，锚杆间排距均为800mm。锚杆与巷道轮廓线垂直布置。
金属网：采用10#铁丝编织、网孔50×50mm、菱形金属网，网片尺寸为900×2600mm，用铁丝双排扣连接牢固，连接点间距不大于200mm。
鸟窝锚索：规格Φ17.8×7300mm，采用一支K2335和两支Z2360树脂药卷端头锚固，锚索间排距为1200×1600mm，外露≤250mm，锚索必须垂直巷道顶板，锚索锚固力必须达到200kN以上，托板为300×300mm的蝶形托板。
3.2 巷道帮部支护
锚杆规格：采用Φ22让压锚杆，锚杆长度2400mm，尾端配套高强度托盘、M22螺母。
锚固方式：树脂药卷加长锚固，锚杆孔直径30mm，锚固长度950mm，采用一支为K2335和一支Z2360锚固剂端头锚固，每排两帮部各布置3根。
托板：采用150×150×10mm高强度托板。
锚杆布置：矩形布置，锚杆间排距均为800mm。锚杆与巷帮垂直布置。
金属网：采用10#铁丝编织、网孔50×50mm、菱形金属网，网片尺寸为900×2600mm，用铁丝双排扣连接牢固，连接点间距不大于200mm。
鸟窝锚索：规格Φ17.8×4300mm，采用一支K2335和两支Z2360树脂药卷端头锚固，锚索间排距为1200×1600mm，外露≤250mm，锚索必须垂直巷道顶板，锚索锚固力必须达到200kN以上，托板为300×300mm的蝶形托板。
4 注浆加固方案及工艺设计
4.1 注浆加固材料
选用物理方法，材料是水泥+水+水玻璃。配比1：1～0.8：2～3%。
4.2 注浆加固工艺
①注浆系统选择：考虑井下施工条件限制，选择双液注浆系统;
②注浆时机的选择：及时注浆能使围岩保持较高的承载能力，有效约束围岩变形。根据巷道的变形一般规律，掘后2-3天内其变形量为5～15mm，此时注浆其后续变形将由于围岩被加固而受到有效控制，故注浆越及时，控制效果越好，从注浆作业方便和尽量发挥注浆加固的作用出发，确定工业性试验中的注浆加固在巷道施工前进行对围岩注浆，后每施工一遍及时对巷道进行注浆加固;
③注浆孔深度。由于注浆对裂隙宽度有-定的要求，而围岩裂隙宽度由外往里逐渐变小，一般地注浆孔深度应小于裂隙发育围岩深度，因此，根据裂隙发育的经验公式计算出注浆孔深度4m;
④注浆孔布置：已巷道轮廓线布置，排距1.0m，间距1.0m;
⑤注浆压力。注浆终压控制在l～3MPa之间。注满后，浆液停止不动，保持终压不变，维持l～3min，以保证注浆充填程度和密实性。
5 使用效果与发展方向
（1）通过对巷道注浆加固，使巷道周围的围岩有效的结合为一个整体，有效地提高了巷道整体的支护强度。
（2）通过对巷道注浆加固：①提高了施工中的安全系数;②提高了岩体承载强度，实现了利用围岩本身作为支护结构的一部分;③提高了施工速度和劳动效率;④降低了施工中的安全隐患;⑤锚网喷注耦合支护后由于浆液和围岩的相互作用还在继续，浆液还没有完全发挥其充分作用。一开始围岩也有少量变形但很快趋与平衡，此时的顶底板位移曲线近于一条直线，说明巷道围岩基本稳定，围岩变形量不会随时间继续变大，围岩稳定性明显增强，5周内有小的变形，帮壁内移量只有6mm左右，5周后，巷道围岩不发生位移，这显示出水泥浆的固化作用。
（3）与锚喷支护相比，由于锚网喷注耦合支护时注浆既加固了围岩，又给锚杆提供了可靠的着力基础，使围岩强度和承载能力得到显著提高，巷道变形量明显降低，是一种非常好的主动支护形式，可以较好地解决深部软岩巷道的支护问题。
（4）将锚网喷注耦合支护技术应用于高应力软岩巷道，为解决类似条件下巷道支护问题提供先进技术。
（5）根据以前的注浆经验，个别区域由于软岩孔隙少，泥质成分高等原因，注浆困难，注浆量小，在今后的工作中应研究不同类别软岩炮后最佳注浆时间，还要研究增加孔隙度的管路压裂技术可否应用加固软岩的注浆工艺上，以进一步提高围岩强度。
6 结语
采用注浆锚索加固顶板首次在本矿井应用并获（下转第270页）（上接第80页）得了成功，表明大采深巷道特殊地段采用注浆加固是完全可行的。这是一种适用大跨度硐室、断层破碎带、大断面交岔点、巷道应力集中区以及受动压影响严重的巷道的有效加固方式，为煤矿井下巷道特殊地段的加固、维修提供了一条新的有效途径。
【参考文献】
[1]王腾江.复合顶板锚杆支护方法研究[J].中州煤炭，2006（6）.
[2]杨双锁，康立勋.煤矿巷道锚杆支护研究的总结与展望[J].太原理工大学学报，2002（4）.
[责任编辑：许丽]
注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用(五)
软煤层地质条件下大采高工作面末采对接技术
摘 要：通过对长平公司4303大采高工作面末采方案合理设计与对接技术的成功实践，为其它同类条件下大采高工作面末采顺利施工提供了宝贵的经验。 关键词：4303大采高工作面 对接技术 末采
中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）04（a）-0111-02
大采高工作面的末采工作是矿井安全生产的重要环节之一。长平公司大采高首采工作面采用两辅巷两通道式胶轮搬运车回撤工艺，工作面末采对接时没有可借鉴的成功经验。长平公司通过对工作面和主撤架通道支护方案、矿压观测、回采工艺等进行了详细反复的研讨论证，顺利的完成了4303工作面末采对接任务。本文就是末采对接技术的关键性问题总结。
1 工作面概况
1.1 工作面参数
长平公司4303工作面是首个大采高工作面，采高为5.86 m，倾斜长度225 m，开切眼至停采线长度为1030 m。煤层倾角5°～16°，普氏系数为0.48，煤层老顶为细粒沙岩，厚度为11.23 m，上灰白色，中厚层状。直接顶为砂质泥岩，厚度为4.85 m。
1.2 机械设备
4303大采高工作面采煤机型号为SL-500型机组双滚筒采煤机。中间架为ZY12000/28/62共121架，大约重40.5吨、过渡架为ZYGT12000/28/62共3架，大约重41吨、端头架为ZYT12000/28/62型共6架，大约重42吨。刮板输送机的型号为SZG1000/1000/1700刮板输送机。
1.3 撤架通道的参数
4303工作面主撤架通道和副撤架通道长度为225 m，主撤架通道宽4.6 m，高度为3.9 m，主副撤架通道距离60 m，主副撤架通道有两个联络横川，两个横川之间60 m。副撤架通道宽5.2 m，高度为3.9 m。
2 对接的技术难点
（1）主撤架通道需要承受大采高工作面的超前支承应力，采动影响十分明显，如果支护强度不足，可能将撤架通道压垮。
（2）主撤架通道与工作面平行，夹角为零，整个工作面几乎同时揭露空巷，控顶距增大，最大达到11 m，很容易发生冒顶事故。
（3）长平公司煤层较软，普氏系数为0.48。经现场矿压宏观观测统计显示，4303工作面片帮严重，来压时片帮占到整个工作面长度的40%，最大片帮深度为2m，易诱发冒顶事故的发生。
（4）对接时施工工艺复杂，且需要保证撤架道高度为4.5 m，宽度为4.2 m，施工困难较大。
3 对接方案及关键技术
（1）为了使撤架通道能够经受工作面采动的剧烈影响。在末采期间，必须进行加固，现场共采用了三种支护方式进行。首先在主撤架横川北帮共安装了58个ZZ12000/26.5/44液压垛式支架。其次在南帮打“#”型木垛对顶板进行支护，木垛与支架间距不小于600 mm，木垛一定要打正、支稳、背紧，并使用扒钉固定牢固。第三对整个撤架通道进行注浆加固，提高煤体的强度。
（2）提前50 m进行矿压观测，找出周期来压规律，预测过空巷期间的压力状况，并及时验证和修正，找出影响周期来压的因素与周期来压步距的关系。将观测到的数据制成曲面图，可反映顶板的压力状态。
（3）根据长平公司的煤层地质赋存条件，采用了距离主撤架通道50 m，留顶煤，逐渐降采高的措施。
（4）工作面注浆工艺的要求。
①距主撤架通道50 m时，工作面开始注浆，目的是增强煤的抗压强度，使工作面能够留住煤顶。当采高为4.5 m以上时注浆眼深为6 m，距顶板2 m，仰角20°左右，封孔深度1.5 m（图1）；当采高降至4.5 m时，注浆眼距顶板1.5 m，仰角30°左右（图2）。
②当工作面推进到距离主撤通道贯通还剩10米时，在工作面煤帮全部注浆，目的是使工作面在贯通时增加煤帮得稳定性。
（5）铺设金属网的要求
①工作面距主撤架通道15 m时（如果顶板破碎时可以在20 m时），上第一趟经纬网。并且从第五趟开始上双层金属网。
②上第一趟金属网采用锚杆直接锚网的方法。定第一趟网时，首先支架护帮板适当收回一定距离，作业人员通过定滑轮，将网拉起到足够高度铁托盘将网的长边固定到锚杆上并拧紧螺帽。
③前四趟单网，长边搭接为200 mm，短边搭接为500 mm。从第五趟双网开始，长边搭接为600 mm，短边搭接为500 mm。联网时采用16#双股铁丝扭结，每米均匀10道，每道扭结不少于三圈。
④贯通之后，先联网将工作面的网和撤架通道的网搭接并联好，联网要求与工作面联网要求相同。
（6）铺设钢丝绳金属网的要求：
①工作面上第七趟网时，开始铺设钢丝绳，钢丝绳在机头机尾端头架各富余出3～5 m。
②工作面沿倾向共铺设15趟钢丝绳，钢丝绳采用∮15.5 mm。
4 对接工艺的关键技术评价
（1）在工作面剩余50 m时，对主撤通道顶板高度及巷道宽度进行了观测。通过实测，主撤通道平均下沉量为380 mm，最大下沉量570 mm，顶板下沉量最大区域发生在中部，但是通过采用三种支护方式加强支护后，主撤通道内顶板基本保持完整，未出现锚索断裂、顶板断裂、台阶下沉等现象，这说明主撤架通道内采取的支护措施是可行的。
（2）通过现场矿压实测，长平公司4303大采高工作面周期来压步距为16～27 m，平均21 m。工作面上部最近一次周期来压发生在4月14日，推进度为1023.5 m左右；中部和下部最近一次周期来压发生在4月9日，所以对接时老顶周期来压的可能行不是很大。
（3）距主撤50 m时，开始调整机头与机尾推进度，保证推进度距主撤20米时，机头和机尾推进度一致能够同时上网。上网后，采取调斜工作面分段作业，工作面每次贯通15个支架，并且保持初撑了达到24 MPa以上，控顶面积大约控制在260 m2。现场宏观观测，采取分段作业、注浆等措施后，工作面片帮和顶板破碎较明显较少，1m以上的片帮几乎没有。
（4）单网与破碎的矸块接触时，大部分被扯破，甚至找不到网。支架长度约12 m，要双网才能落地，减去网上不去的影响推进度，上网在距主撤20 m时上网比较合适，单网上够四趟即可，剩余全部上成双网，联网丝时要求使用8#条丝。另外为了保证撤架时，顶网的支护强度，钢丝绳全部间距由0.6 m改为0.3 m。
（5）贯通剩50 m时，采取注浆措施，留煤顶降低采高。现场该部分煤厚仅为5米左右，留0.5 m的煤顶十分困难，同时影响推进速度，此项留顶煤方案试验不成功，有待进一步研究采取。为此，工作面末采沿顶沿底推进，贯通后，通道与主撤顶板出现台阶增大，为了台阶煤体联网支护强度不够，补充帮锚杆加强支护，台阶超0.6 m，施工一根，超1.4 m的施工两根，排距为1.75 m。
（7）末采时施工挂网锚杆时，需要在工作面停下搭较结实的平台架施工锚杆，使用此法可以降低施工锚杆的危险程度。
5 结论
（1）通过预先对撤架通道行加固，可以有效的改善撤架通道内煤体的力学状况，阻止破碎围岩的破坏与变形，为最终实施回撤通道稳定支护和支架回撤创造有利条件。
（2）松软破碎顶煤在动压及高应力破坏的复杂条件下，通过锚网支护方式施工，采用科学的施工方法，实现与回撤通道对接是可行的。并证明能有效满足撤架通道的设计要求，能够解决现场实际问题。
参考文献
[1] 钱鸣高，矿山压力与岩层控制[M].中国矿业大学出版社，2003.
[2] 胡文强.大采高综采工作面重装备单通道搬家技术[J].煤炭科技，1994-2009.
注浆材料在大采深动压影响破碎巷道应用(六)
动压影响下巷道破坏机理分析
摘要：本文笔者根据米村矿实践简单就动压影响下巷道破坏机理进行了分析。 关键词：动压；巷道破坏
1 煤层地质条件
根据米村煤矿-150泵房、变电所及环形水仓支护形式和变形特征，结合煤层地质条件，客观分析附近区域地质构造、采动影响，巷道布置对原有巷道造成的影响，在对失稳机理提出针对性意见和建议，为类似条件下巷道支护加固提供了借鉴。
米村煤矿开拓方式为立斜井两水平上下山开拓，目前主采二1煤，-150泵房、变电所及环形水仓担负二水平供电排水功能。附近二1煤层平均厚度3.5m，直接顶主要为泥岩和砂岩，直接底主要为砂质泥岩和灰岩，具体地质情况见煤岩综合柱状图1-2。-150泵房、变电所距离二1煤层底板20～30m左右，埋深约410m，从其布置层位得知，主巷道围岩主要为砂岩和砂质泥岩。-150环形水仓部分位于28煤柱工作面下方，距煤层底板25～37m，围岩为L3-L4灰岩及砂质泥岩。存在一条F：36°<60°H=0-8.0m的断层贯穿泵房及水仓。26煤柱和28煤柱工作面附近基本上是采空区，距泵房最近距离为213m。28煤柱工作面设计停采线距离泵房水平距离为80m，26煤柱工作面停采线距离泵房水平距离为120m。与邻近工作面位置关系图如1-1所示。
2 巷道原有支护形式与变形特征
米村矿-150泵房、变电所已服务较长时间，在26采区和28采区工作面回采过程中，受多次动压影响及煤柱高支承压力作用，巷道已进行过多次扩修。
2.1变电所刚掘进时支护方式为砌碹支护，经多次扩修后采用喷浆、注浆加固，最后架设U29型钢棚，U型钢棚根据实际巷道断面设计，棚距600mm。现巷道主要表现为全断面收缩，顶板下沉、卡缆出现一定量的滑移，帮脚内移及局部底臌等。
2.2泵房掘出后受构造应力和周围掘巷、巷道扩修影响，先后进行过多次扩修、加固，2004年以前泵房实际为多层复合支护，内有钢轨拱梁、锚喷网支护，加内壁料石砌碹和混凝土碹支护，二层支护之间采用100mm厚矿碴充填。04年初受周围巷道影响，泵房顶板下沉，局部挤压排水管路，顶板淋水严重，巷道墙体裂缝增大，内壁外鼓突出，多处出现开裂脱落，严重威胁设备的安全正常运行和人员的人身安全，后采用注浆加固围岩并采用锚网支护控制泵房围岩变形，效果良好。但近年来米村煤矿煤炭资源日益匮乏，周围煤柱回收对其影响严重。
2.3环形水仓原设计内环220m、外环270m，经扩容后，水仓的内环增加至310m、外环增加至315m，老水仓采用砌暄支护，断面6m2，新水仓采用锚喷支护，断面10m2。根据矿井生产安排，矿方已对-150水仓进行如下加固：
先对环形水仓进行打锚杆、挂网，锚杆间排距为800×800mm，老水仓使用管缝式锚杆，新水仓使用Φ20mm树脂锚杆；打锚杆、挂网后架设U29型钢进行加强支护，U型钢棚距400mm，并用四道工字钢联锁，小井向外0m～20m范围架U型钢支架及反底拱，小井向里20m～90m巷道由于已经架棚加固，本次不再架棚，架棚后对U型棚二码以上穿钢丝绳，钢丝绳间距500mm；进行喷浆封闭，喷浆厚度要求只对U型钢封闭即可，并保证表面均匀无露筋，浆料配比为水泥：砂子：石子=1：2：1；喷浆结束后对小井20m向外巷道进行落底施工，落底深度必须达到300mm，落底结束后进行磙底，厚度300mm，磙底料配比为水泥：砂子：大石子=1：2：3；磙底结束后进行注浆，采用二级注浆方式，一次注浆孔深度1.0m，注浆孔间距3.0m，二次注浆孔深2.0m，间距3.0m，呈交叉布置。
环形水仓虽经过U型钢棚加固，但从现场来看，U型钢棚架设前，巷道已产生变形，主要表现为两帮脚内移，而架设U型钢棚时并未对巷道帮脚内移部分作相应处理，导致U型钢棚架设好后棚子整体与围岩接触不充分，呈“三点”接触，如图2-3所示。
3 巷道失稳破坏原因分析
煤及岩层采动前，一般都在覆盖层重力、构造运动作用力作用下，处于三向受力原始平衡状态。煤及岩层采动后，由于岩层支承条件发生改变，岩层原始平衡状态遭到破坏，各岩层边界上的作用力及分布在各点的应力大小和方向随之改变。巷道掘进和工作面回采后重新分布于围岩各个层面边界上的力及岩层中各点的应力将促使该部分岩体产生变形或遭到破坏，从而向已采空间运动。这些力包括上覆岩层的重力、膨胀压力及储存在岩层中的弹性能释放时产生的冲击力等。这些分布与岩层内部各点的应力及作用于围岩任何一部分边界上的外力大小不等，对巷道围岩产生的作用力及破坏程度也就不等。
-150泵房、变电所由于受邻近工作面开采的多次动压影响，停采线附近永久煤柱高支承压力作用及地质构造导致巷道围岩节理发育，整体性较差。巷道主要表现为顶板下沉、两帮剪胀变形、帮脚强烈内移及底臌变形等。根据-150泵房、变电所及环形水仓现有的支护措施及围岩变形破坏状况，造成其严重变形的原因是多方面的，下面作逐一分析。
3.1受地质构造影响
泵房及水仓等附属巷道布置在二1煤层底板，围岩虽主要为砂岩、灰岩和砂质泥岩，但附近存在一条F：36°<60°H=0-8.0m的断层，导致部分段围岩较为破碎，且层理、节理裂隙较为发育，在动压影响下极易沿裂隙面滑移错动。
3.2 受采动和保护煤柱引起的高支承压力影响
由图1-1可见，矿井选择的开拓、准备方式使得包括-150泵房、变电所在内的主要巷道在邻近采区承受多次强烈采动影响，巷道长期处于保护煤柱引起的高应力集中区。同时在后期煤柱回收过程中会经受更为强烈的动压影响，且单侧煤柱回收后-150泵房、变电所离停采线只有80m左右，此时泵房、变电所上方高支承压力在另一侧煤柱回收过程中，动压影响下巷道围岩变形会更为强烈。因此，在26煤柱和28煤柱回收过程中，受保护煤柱叠加的高支承压力作用及动压影响，泵房、变电所等附属巷道的围岩应力水平势必将进一步增高，造成巷道和巷道围岩变形破坏。 3.3巷道布置密集，影响区域相互叠加
由图1-1可知，21行人下山、泵房、变电所、水仓、通道、配水巷、吸水井等集中布置，开凿巷道时应力多次重新分布，根据已有的研究成果表明，对于断面大小不等的两圆形巷道，设大圆半径为，小圆半径为，当岩柱宽度为时有三种情况：
1）岩柱宽度，这时大圆和小圆分别位于各自的影响带之内，两巷道的应力分布互不影响。
2）岩柱宽度为，这时小圆巷道位于大圆巷道的应力影响带之内，而大圆巷道位于小圆巷道应力影响带之外。此时，大圆巷道周边应力不受小圆的影响，而小圆巷道的周边应力状态受到大圆巷道的影响。用有限元程序ADINA对大小不等的两相邻圆形巷道的应力增高系数分布进行计算表明：①大圆巷道周边的应力增高系数不受小圆巷道存在的影响；②小圆巷道周边的应力增高系数受大圆巷道的影响而数值增高；③巷道之间岩柱的应力状态可以简单地由两条巷道单独存在时的应力状态进行叠加而得到。
3）岩柱宽度，这时小巷道和大巷道互相影响。当、及、时，用有限元程序ADINA所计算的应力增高系数分布。
图2-4 两不同断面圆形巷道的应力分布
由图2-4可以看出：①小巷道周边将产生很大的应力集中，而大巷道周边产生的应力集中较小；②无论大小巷道，远离岩柱的巷道一侧的应力增高系数比岩柱一侧要小；③随着岩柱宽度的减小，巷道周边的应力增高系数将迅速增大，而且在岩柱一侧的巷道周边应力集中尤为剧烈。根据现有巷道布置，大部分巷道都处于第三种情形内，巷道间相互影响严重，直接导致巷道变形。
3.4 现有支护措施难以控制巷道围岩的强烈变形
-150泵房、变电所及环形水仓目前主要支护方式为U型棚支护和锚网支护，辅助采用注浆和喷层来加固围岩。从支护技术上看，造成巷道强烈变形的主要原因有以下几个方面：
1）动压影响下锚网支护的锚固性能降低。尽管锚网支护以其在改善围岩体受力状况，提高围岩体强度和发挥围岩体自承载能力方面的优越性得到了广泛应用，但当前的锚网支护对巷道围岩的赋存条件依赖性很高。锚网支护难以控制高应力巷道强烈变形的主要原因是围岩的可锚固性能差，锚杆的锚固性能得到限制，特别是锚杆在工作过程中的锚固力将大大降低，锚网支护的高支护阻力难以得到发挥。由于一般的锚网支护在支护过程中没有考虑到锚网支护承载结构的稳定性，在动压影响下，锚网支护巷道易出现结构性失稳，导致巷道整体变形破坏。
2）U型钢棚支护结构承载性能难以发挥。从拱形支护的承载特性看，拱的承载能力较高，而两帮的承载能力较低。由于巷道出现一定量底臌，底臌加速了两帮内移，很容易造成支护结构的整体失稳。因此，必须针对现有U型钢支护承载结构的薄弱环节进行结构补偿，如采取措施控制帮部变形，提高支架两帮的结构稳定性，从而达到有效控制高应力巷道围岩的强烈变形。在充分发挥支架承载能力的同时，采取结构补偿措施进一步发挥和提高支架的承载能力。U型钢支架实际和理想的结构模型见图2-5。
从现有巷道的支护状况看，现有支架存在大量低阻滑移，支护质量没有得到保证，巷道内支架的承载性能远远没有发挥，导致巷道围岩变形严重。
3）支护形式单一，支护设计不合理。巷道开掘后，应尽快完成支护的主体结构，使围岩由二向应力状态转为三向应力状态，从而提高围岩的残余强度。最初，-150泵房、变电所掘出后采用砌碹支护，护表能力差，强度和刚度均较低，经多次扩修后虽采用U型钢棚与锚网支护，强度和刚度有一定提高，但不能适应采动影响巷道变形特征。在架设U型钢棚时围岩与钢棚不能接触充分，需等到围岩变形到一定范围，才能发挥U型钢棚的支护承载作用。另外，U型钢棚是均质体，在巷道围岩不均匀变形作用下易导致U型钢棚不均匀承载，如图2-1中“三点”接触，从而使U型钢棚产生结构失稳，结构失稳导致支护承载性能难以发挥，巷道围岩进一步变形。
4）底板未采取控底措施。目前，-150泵房、变电所及环形水仓部分段均出现底臌，而主巷道及环形水仓主要地段均未采取控底措施。随着后期26煤柱和28煤柱回收，必然导致底臌更为严重，而底臌与两帮内移相互促进，造成巷道严重失稳，而且不断地进行卧底对围岩破坏程度逐渐加剧。
根据上述分析，巷道支护必须根据其围岩状况、围岩变形特点及各种支护的作用和性能，采用相应的支护方式，使支护真正具备高强度、高阻可缩特性，达到让压适量、控制得力，从而有效地控制围岩的强烈变形。
作者简介：邵宏甫，男，河南新密人，研究生学历，高级工程师，中共党员。1986年6月毕业于焦作矿业学院（现河南理工大学）采矿工程专业，2009年获河南理工大学矿业工程硕士学位。长期从事煤矿安全生产与技术管理工作。
本文来源：http://www.zhuodaoren.com/dangzheng326652/
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