沿空掘巷注浆加固支护应用

李国青

摘 要：平顶山天安煤业九矿有限责任公司丁5.6.22160风巷掘进工作面沿空掘巷施工，巷道留设煤柱为5m，为提升煤柱实际承载能力，人们采用沿空掘巷支护方案中采用锚网索支护并配合注浆加固技术以提高煤柱的承载能力。通过对注浆加固技术提高煤柱的承载能力，以达到控制沿空掘巷侧围岩稳定性。

关键词：沿空掘巷；注浆加固；围岩控制

煤矿为提高煤炭采出率，采用了沿空掘巷布置回采巷道。但沿空掘巷沿空侧煤柱如何支护，是一个难题。平顶山天安煤业九矿有限责任公司根据丁5.6.22160风巷现场实际情况，结合工程实践，在丁5.6.22160风巷采用了以留设小煤柱的方式进行沿空掘巷，对沿空侧煤柱锚网索支护后进行注浆加固。

1 地质条件

丁5.6.22160风巷设计总工程量为1006m，巷道的用途是为形成丁5.6.22160综采工作面运输、行人、回风等。巷道煤层厚度在1.2～ 4.5m之间，赋存不稳定，平均3.4m。煤层倾角东陡西缓，倾角8°～24°，平均14°，倾角变化大。丁5.6.22140采面已回采完毕结束一年，丁5.6.22160风巷沿空掘巷，巷道留设煤柱为5米。该巷道煤层赋存较稳定，但局部煤厚变化大，会有多处出现煤层合层和分层现象，煤层倾角、厚度及走向坡度变化大。

2 巷道锚杆支护技术

2.1 关键支护技术

基于5.6.22160风巷工作面沿空巷道的实际生产现状，在实际设计锚杆支护方案时，应重点关注的两个关键问题应为：锚杆的预紧力与支护强度。锚杆预紧力应适中。当应用煤巷锚杆支护技术时，通过强化锚桿预紧力，一方面可让锚杆由被动支护变为主动支护；另一方面可增强锚杆的锚固力，让沿空掘巷围岩实现小结构的高阻让压，进而有效控制围岩实际变形量。锚杆支护强度应合理。通过增强锚杆支护强度，可显著增加巷道围岩锚固结构的稳定性。较高的支护强度，不仅可强化围岩结构，而且可使锚杆与围岩构成较强的承载结构，进一步增强锚固结构的稳定性。锚杆可经围岩松动圈或破碎带进一步深入至稳定岩中，加之给锚杆施加的预应力，可显著增强锚杆的主动支护性，进而对围岩变形进行有效控制。与锚杆支护相配套的金属网，钢带等部件，可协助防范岩体的破裂与突然冒漏，同时可更好的协调锚杆受力，让锚杆的整体支护效果得到充分发挥，可显著增强锚杆锚固范围内围岩的稳定性，连续性，让支护体系更牢固。但锚杆强度提高的同时，也增加了材料成本的投入，所以合理的锚杆支护强度显得非常重要。

2.2 支护技术方案

丁5.6.22160风巷沿空掘巷巷道断面为斜矩形状，巷道掘进工作面净宽4600mm左右、净高3300mm左右，巷道顶板的支护及帮部的支护都采用的是锚网+钢带+锚索的支护方式，顶帮采用的是MG500.Φ22×2400mm的高强锚杆，安装预紧力为320N.m。锚杆间排距为750mmx800mm，并与W275.4.4500.800.6型（长、宽、厚分别为4500mm、275mm、mm）的W钢带以及网孔为40mmx40mm规格为4600mmx900mm的Φ3.8mm金属编织网相互配合使用。应用了直径为17.8mm的锚索、长度为7m的钢绞线，该锚索的实际张拉预紧力可达200kN左右，锚索间排距为1600mmx1600mm，右图为该沿空掘巷支护断面图。

3 巷道注浆加固技术

3.1 注浆加固方案

根据沿空掘巷具体支护方案，并与作业现场实际情况相结合，可通过注浆来加固巷道围岩。注浆加固材料可选用425#水泥浆、ACZ.Ⅰ型水泥添加剂。在丁5.6.22160风巷工作面小煤柱沿空巷道帮部开展注浆作业，可把注浆孔布设为矩形状，让孔与孔的间距在2.0m左右，孔深控制5m左右，注浆孔与煤壁相垂直。可依据现场作业条件及相关理论选用恰当的注浆工艺与注浆顺序，来进一步提升小煤柱的实际注浆加固效果，同时应采用必要的注浆安全保障措施来进一步确保安全施工。在实际注浆时，应及时记录好各注浆孔的实际注浆情况，并应做好现场注浆情况的及时反馈工作，以便更好的保障安全施工。

3.2 巷道控制效果分析

在实际支护作业中，可借助巷道监测技术来实时观测巷道围岩情况，以更好的保障锚杆支护效果及巷道注浆加固效果达标，并及时掌握围岩的实际稳定状况。另外可在沿空巷道中创建测站，通过测站来观测各种数据，并准确处理分析所得的表面位移量与顶板离层数据。经实际观测，人们可知未注浆顶底板和两帮受到采动影响变化剧烈，表面移近量与移近速度都相对增大；随工作面的逐步向前施工，表面位移速度也会有所下降。采取注浆加固后，顶板离层仪的浅基点的离层值大于了深基点的离层，但变化趋势大致一样，说明注浆可有效减少围岩顶板离层量。现场实践表明，沿空掘巷注浆支护能很好的控制围岩稳定性，且效果明显。

4 结论

（1）采用注浆加固技术进行沿空掘巷施工，可显著加固巷道，可取得较好的支护效果。（2）在进行煤巷锚杆支护作业时，关键应确保锚杆的预紧力达标以及支护强度足够大。（3）应用水泥浆+添加剂材料来注浆加固沿空掘巷小煤柱，可使小煤柱具备一定自承能力，可进一步提升小煤柱的牢固性，稳定性，可实现安全护巷。 （4）经现场观测可知，沿空掘巷实际变形量相对较小，围岩整体会更稳定，且顶板离层量也是在要求范围内的，巷道顶板围岩也不会产生较大的内部破裂，可达到安全生产相关要求。

参考文献：

[1]康红普，冯志强.煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势.煤矿开采，2013（03）：10.13.

[2]向东辉.深井大断面井筒壁间注浆加固技术研究.煤矿现代化，2017（06）：51.53.