密集巷道布置影响下泵房加固技术的研究与应用

赵晨光++文杰

摘 要：本文介绍了晋煤集团赵庄煤业有限责任公司盘区泵房受矿山压力影响造成巷道破坏的原因，提出了二次锚网喷支护、底角加固、全断面注浆加强支护措施，从现场实际效果观察，巷道进行了锚杆锚索及二次加固注浆之后，很好的控制了围岩变形，保证了巷道的正常使用。

关键词：二次锚网喷支护 底角加固 注浆加固

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0110-02

赵庄煤业有限责任公司为晋煤集团新建特大型矿井，设计生产能力600万吨/年。该公司各类巷道、硐室均布置在主采的3#煤层中，支护全部采用锚网梁、锚索、喷浆组合支护系统。

泵房以及相关连的巷道会因为矿井的生产建设发生不同程度的形变甚至毁坏，如要有以下现象：泵井以及相关联巷道发生形变，顶板大幅度下沉，底部明显鼓起，混凝土支护体剥落，围岩重度碎裂，巷道形变在采掘动压的作用下更加严重，而严重形变的泵房对矿井的正常生产和安全产生影响，所以要合理的修复、支护以及加固泵房，来确保泵房正常稳定的使用。

1 泵房地质条件及原支护特点

该矿巷道（硐室）围岩条件复杂、地质构造多、含水量大、煤层瓦斯含量高，且3#煤层煤质松软，顶板含厚度不稳定的泥岩层。埋深483～490 m。据《晋城煤业集团公司赵庄煤矿围岩地质力学测试研究报告》（天地科技股份有限公司开采所事业部，2005年12月）：3#煤层平均厚度5.5 m，倾角为1°～8°，单轴抗压强度为9.15 MPa；直接顶为砂质泥岩，厚度9.71 m，单轴抗压强度为39.6 MPa；基本顶为细粒砂岩，厚度2.3 m，单轴抗压强度为78.3 MPa；伪底为炭质泥岩，厚度0.4 m，单轴抗压强度为22.1 MPa。最大水平主应力为14.83 MPa，垂直主应力为12.63 MPa，最小水平主应力为8.12 MPa。

泵房原设计断面为矩形，采用锚网喷和锚索支护，泵房净断面（宽×高）为：5200 mm×4000 mm，其掘进断面为：5500 mm×4250 mm。

2 泵房破坏原因分析

（1）由于泵房与管子道、西翼南辅运大巷和变电所通道等巷道密集布置，相互间存在交互影响，随着矿井生产建设发展，泵房区域大巷及顺槽巷道一直向前延伸，造成泵房受到巷道掘进重复压力影响，巷道变形严重。

（2）泵房围岩条件复杂、地质构造多，且3#煤层煤质松软，顶板含厚度不稳定的泥岩层，在工作面回采和多条巷道掘进的重复应力影响下易产生强烈变形，变形持续时间长。

3 泵房加固技术

根据以上分析，针对泵房的特点，可采用的加固方案为：采用锚喷、锚索和锚注支护技术（“三锚”支护），使巷道上方形成梁——拱结构。梁拱结构的作用机理为：顶板锚杆（索）穿过各层状岩层形成组合梁，共同抵抗围岩应力；巷道两帮的锚杆使巷道两帮整体稳定性提高，形成压缩墙，使巷道两帮近似成为稳定围岩，且顶角锚杆将顶板梁与巷道两帮联接成一个整体；长短锚杆（索）搭配与顶板岩体形成组合拱一方面可以增加组合梁截面厚度，另一方面组合拱的形成改变了岩体受力状态，提高了岩体的承载能力，即使处于塑性区中的破碎岩体仍然可以提供一定承载力，以上结构即煤巷顶板梁——拱锚固结构达到稳定。

3.1 全断面锚网喷支护

首先在原喷射混凝土支护体全断面打眼安装锚杆、挂金属网、喷射混凝土，进行全断面锚网喷支护，同时安装低压浅孔注浆管。低压浅孔注浆管安装在两排锚杆之间，注浆管使用φ26 mm钢管制作，规格为φ26 mm×1000 mm，孔口封孔长度400～500 mm，排距1800 mm，采用风钻打眼，孔径φ45 mm，孔深2000 mm。

3.2 底角和底板加固

对硐室底角处卧底、铺设金属网，要将金属网深入到硐室实际底板以下100～150 mm，然后利用灌浆锚索对硐室底角进行锚固加固。

浇灌混凝土前卧底时，将底板卧成弧形结构，铺设50 mm左右的垫层，然后铺设由φ6.5 mm钢筋焊接而成的经纬网，浇灌1000 mm厚混凝土后（弧中间最深部位），可形成反底拱结构。然后铺设由Φ14 mm钢筋焊接而成的经纬网，并利用自钻式中空类注浆锚杆进行锚注加固。

3.3 全断面注浆加强支护

利用锚网支护中安装的低压浅孔壁后充填注浆管和底板中空注浆锚杆对围岩进行注浆加固。注浆时采用单液水泥-水玻璃浆液，水泥使用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.8～1.0左右，水玻璃的掺量为水泥用量的3%～5%。浆液结石率不低于92%，浆液固结体强度不低于20 MPa，注浆压力控制在2.0 MPa以内，保证喷层不发生开裂；注浆扩散半径控制在3.0 m左右，每米硐室注浆量控制为3.0 t水泥。

3.4 全断面复注加强支护

全断面复注加强支护采用高压深孔渗透注浆，即在低压浅孔注浆加固后形成一定厚度的加固圈（梁、柱）基础上，布置深孔，采用高压注浆加固，一方面可扩大注浆加固范围，另一方面高压注浆可提高浆液的渗透能力，改善注浆加固效果，而不会导致喷网层的变形破坏，并可对低压浅孔注浆加固体起到复注补强的作用，从而显著提高注浆加固体的承载性能。

4 加固效果分析

加固结束后2个月内对泵房变形进行监测，内容包括巷道两帮收敛值、巷道顶底板变形值以及安装在巷道顶板离层仪数值变化以及两帮监测位移的多点位移计数值变化。巷道两帮收敛监测值个别点累计变化值见图4。

通过图4可以看出，在累计监测的60天内，巷道两帮收敛累计值控制在5 mm内，其他检测点累计值与该点相近。观测结果表明，在巷道进行了锚杆锚索及二次加固注浆之后，已经很好的控制了围岩变形，巷道内部裂隙围岩在注浆加固及锚索锚固作用下形成了较好的承载系统，保证了巷道的正常使用。

5 结论

（1）全断面注浆加固技术在赵庄煤矿泵房进行了试验，试验结果表明：注浆加固技术很好控制了围岩变形，巷道内部裂隙围岩在注浆加固及锚索锚固作用下形成了较好的承载系统，保证了巷道的正常使用。

（2）泵房注浆加固后，在累计监测时间内，巷道两帮围岩变形量控制在5 mm内，有效地控制了巷道围岩的变形，基本解决了井下泵房多次维修的问题。

（3）密集巷道布置影响下泵房加固技术的成功应用，为以后类似条件巷道的维修提供了良好经验，成为控制巷道围岩变形的有效途径。

参考文献

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