同一矿井不同条件下的巷道维修技术

李明磊 顾喜

摘 要：通过鹤煤八矿的巷道维修技术经验来分析出同一矿井不同地质条件下巷道变形破坏的原因，选出合理、经济的巷道维修支护形式，提高巷道支护强度，控制巷道变形。

关键词：巷道维修；支护技术

鹤煤八矿位于鹤壁矿区南部，开采二迭系山西组二1煤层，煤厚1.9～14.0m，平均煤厚6.75m，倾角一般为20°～36°，平均25°，井田内地质构造复杂，断裂构造发育。经过多年开采，生产采区大部分已转移至井田深部，巷道受高矿压及采动影响变形、断面急剧变小，致使巷道进行多次重复返修；而现采用的巷道维修支护形式多为半圆拱U型棚；这种单一的巷道维修支护形式，既浪费材料，又加大了职工的劳动强度。

因此，根据不同巷道的地质条件及使用年限，选择合理的、不同的巷道维修支护形式，满足巷道支护强度需求，降低材料费用，减轻职工的劳动强度，是要研究的技术难点。

1 巷道变形、失修原因分析

1.1 由于受高地应力条件影响，巷道变形破坏严重，矿井原采用梯形工字钢棚、半圆拱U型棚、锚网喷联合支护，已不能满足目前开采条件下的支护需求，从而造成巷道变形严重，架棚巷道出现支架扭曲、折曲、顶梁偏转、弯曲、棚腿下插底板；锚网喷巷道出现顶板变形、开裂、冒落、两帮内挤收敛、底鼓现象严重。

1.2 回采巷道沿煤层底板掘进，主要采用U型钢棚或矿工钢梯形棚支护，顶板压力随顶煤厚度增加而增大，支架易变形；开拓、准备巷道掘进主要采用锚网喷支护，由于地应力较高，局部岩层松软，巷道变形破坏严重。

1.3 采动影响巷道受压变形。变形破坏后的巷道围岩其主要特征是强度低、空隙大、胶结程度差、受结构面切割机风化硬性显著或含有大量膨胀性粘土矿的松、散、软、弱岩层，使得围岩的力学特性显著降低和弱化，无法实现有效的主动支护和加强支护，在受到采动影响时，加剧了巷道后期的变形破坏。

1.4 矿井支护材料使用时间超长或损坏，造成的巷道失修。

2 巷道维修的技术、方法

根据巷道围岩的物理性质、所受的应力和支护方式不同，防止巷道失修、变形和失修巷道维修的技术、方法也不尽相同。

2.1 采取超前措施预防巷道失修

采取超前措施预防巷道失修，是一种主动预防巷道失修支护措施。其最大的优点是：维修施工方便，工人劳动强度低，维修速度快，不影响生产，材料费用低。

鹤煤八矿在32采区3201岩中巷使用半圆拱U29型钢棚进行采前加固，巷道布置于3201工作面底板之中，全长330m，巷道设计宽3600mm，高3000mm，断面形状为半圆拱，原设计为锚网喷联合支护。3201岩中巷采动影响超前工作面60m范围内，巷道破坏较为明显，出现了浆皮开裂、离层、底鼓等现象。为确保安全生产，经技术论证后，使用半圆拱U29型钢棚进行采前加固，巷道加固范围超前工作面60m以外；该项工程于2013年12月份结束，后设观测点，观测点每隔25m设1组，经统计在3个月的时间内，该段巷道巷帮未出现变化，顶底相对位移量50～150mm，巷道断面完全满足安全生产需要。

2.2 因地治宜，选择合适的巷道维修支护技术

3002岩中巷是鹤煤八矿32采区的一条主运煤线。该段巷道长340m，为布置在煤层底板内的岩石巷道。由于受3002工作面的采动影响，巷道出现局部脱皮、片帮；该矿工程技术人员到现场查看情况后，采取了局部锚网喷，采用小孔径锚索补强加固技术对其中150m巷道进行维修加固。锚索布置长度为8m，孔径φ28mm，间距1m，排距2.5m，选用国产通用φ15.24mm，1×7股高强度低松弛预应力钢铰线，屈服力260kN，质量1.1kg/m；采用M（eK+Z）2360树脂锚固剂4卷，端锚、内锚长度>2.4m。锚索补强施工后，5d内两帮缩量为2mm/d，顶底板移近量为3mm/d，10d后稳定在1mm/d、2mm/d，效果十分明显。8个月后，又有所增大，分别为2mm/d和2.5mm/d。现已使用6年，巷道仍可运输使用。

2.3 未产生本质破坏巷道维修支护技术

受采动影响巷道局部区域内没有太大的破坏，且尚能满足安全生产需要，但矿压显现已有迹象。对于这种现象巷道不能消极等待，而是积极采取锚网喷+壁后注浆二次联合支护。即先将开裂浆皮清理掉，然后进行锚网喷，锚杆采用φ20mm优质螺纹钢，长度2m，锚杆间排距为700×700mm，用ZS350型树脂药卷进行端头锚固，锚固长度500mm，然后挂φ6mm钢筋做成的点焊金属网（网格100×100mm），喷射混凝土厚度100～150mm，喷射混凝土强度等级为C20，最后进行壁后注浆，注浆孔间排距1200～1500mm，孔深2000mm，注浆钢管长度为2000～2200mm，注浆压力2.0～3.0MPa以内，每米巷道注浆量控制为2.0t水泥，经过加固，巷道变形得到了控制，取得了很好的效果。

2.4 严重变形巷道维修支护技术

对巷道变形严重的巷道，经过分析后主要采用先扩巷后支护的施工顺序进行修理。由于变形严重的巷道周围岩石破碎、裂隙发育，采用锚网喷支护时，锚杆锚固力达不到预定要求，所以一般采用半圆拱形U29型钢支架+喷混凝土+壁后注浆联合支护，支护主要参数：棚距500～700mm，板梁间距300mm，帮、顶用金属菱形网罩严，每架设好四架棚后再对巷道两帮及顶喷射混凝土，要求支架和背板后与岩体之间的空隙充前严实，喷射厚度以包住支架为准，壁后注浆时保证喷层不发生开裂。经过处理，巷道变形得到了控制，巷道服务年限增长，效果很好。

2.5 动态巡查，及时支护

加强监控，动态巡查，是巷修工作的重要内容。在日常巷道巡查过程中，发现的失修巷道，要及时采取措施进行维修，将隐患消灭在萌芽状态。这样，既能及时主动进行支护，又能将巷修工作量降到最低，还能节省材料。

3 结束语

总之，巷道维修支护形式不能单一，需要加强动态巡查控制，充分考虑支护体系及工艺过程适应围岩变形后力学状态，确保支护特性和围岩变形力学特征相适应，利用围岩的自承能力和支护体系的支撑能力，控制围岩变形。这样，既满足巷道使用及服务年限，又有利于巷道的快速维修，还可降低材料费用。