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第 4 2卷第 8期能 源 与 环 保 V o l 4 2 N o 8 2 0 2 0年8月 C h i n aE n e r g ya n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o nA u g . 2 0 2 0 收稿日期 2 0 2 0- 0 3- 0 6 ; 责任编辑 陈朋磊 D O I 1 0 . 1 9 3 8 9 / j . c n k i . 1 0 0 3- 0 5 0 6 . 2 0 2 0 . 0 8 . 0 5 1 作者简介 朱 健( 1 9 8 8 ) , 男, 山西大同人, 助理工程师, 2 0 1 1年毕业于太原理工大学, 现从事掘进管理工作。 引用格式 朱健. 煤矿巷道综合加固技术研究[ J ] . 能源与环保, 2 0 2 0 , 4 2 ( 8 ) 2 3 5 2 3 7 , 2 5 8 . Z h uJ i a n . R e s e a r c ho nc o m p r e h e n s i v e s t r e n g t h e n i n g t e c h n o l o g y o f c o a l m i n e r o a d w a y [ J ] . C h i n a E n e r g y a n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , 2 0 2 0 , 4 2 ( 8 ) 2 3 5 2 3 7 , 2 5 8 . 煤矿巷道综合加固技术研究 朱 健 ( 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 寺河煤矿, 山西 晋城 0 4 8 2 0 5 ) 摘要 为了对不稳定巷道围岩进行加固, 采用综合加固技术, 主要包括巷帮预注浆、 起底刷帮、 围岩喷 浆封闭、 帮顶预应力锚索补强等技术, 并研究了巷道底鼓的防治措施及注浆系统和安全措施。研究结 果能够为不稳定巷道的支护提供技术支持。 关键词 综合加固; 巷帮预注浆; 起底刷帮; 围岩喷浆封闭; 锚索补强 中图分类号 T D 3 5 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3- 0 5 0 6 ( 2 0 2 0 ) 0 8- 0 2 3 5- 0 3 R e s e a r c ho nc o mp r e h e n s i v es t r e n g t h e n i n gt e c h n o l o g yo f c o a l mi n er o a d w a y Z h uJ i a n ( S i h e C o a l M i n e , S h a n x i J i n c h e n gA n t h r a c i t e C o a l M i n i n gG r o u pC o . , L t d . , J i n c h e n g 0 4 8 2 0 5 , C h i n a ) A b s t r a c t I no r d e r t o s t r e n g t h e nt h e s u r r o u n d i n g r o c ko f u n s t a b l e r o a d w a y , t h i s p a p e r a d o p t e dc o m p r e h e n s i v e r e i n f o r c e m e n t t e c h n o l o g y , w h i c hm a i n l yi n c l u d e dp r e g r o u t i n go f r o a d w a ys i d e , b o t t o mb r u s h i n g , s u r r o u n d i n gr o c ks h o t c r e t i n g a n dr e i n f o r c e m e n t o f t o pp r e s t r e s s e d a n c h o r c a b l e , t h e p r e v e n t i o na n dc o n t r o l m e a s u r e s , g r o u t i n g s y s t e ma n ds a f e t y m e a s u r e s o f r o a d w a y f l o o r h e a v e w e r e a l s o s t u d i e d . T h e r e s e a r c hr e s u l t s c a np r o v i d et e c h n i c a l s u p p o r t f o r t h es u p p o r t o f u n s t a b l er o a d w a y . K e y w o r d s c o m p r e h e n s i v er e i n f o r c e m e n t ; p r e g r o u t i n gi nr o a d w a y ; b o t t o m u pb r u s h i n g ; s u r r o u n d i n gr o c kg r o u t i n gc l o s u r e ; a n c h o r c a b l e r e i n f o r c e m e n t 0 引言 随着煤矿逐渐向深部开采, 巷道围岩出现强度 低、 岩性差特点, 巷道断面出现严重变形, 不能满足 回采期间巷道正常使用。对于不稳定巷道综合加固 技术, 前人开展了大量的研究, 文献[ 1 ] 在综合分析 侧向支承压力分布特征、 瓦斯抽排以及钻孔施工等 因素的基础上, 对合理的巷道层位进行了确定, 使用 高强度高刚度锚索组合支护及围岩重构技术等综合 技术对巷道进行了加固, 加固效果良好; 文献[ 2 ] 使 用岩体注浆理论, 设计了多步注浆的围岩注浆工艺, 对巷道围岩进行浅部注浆及深部注浆, 取得了良好 的注浆效果; 文献[ 3 ] 采用数值模拟, 分析了巷道在 掘巷前应力环境、 工作面回采期间巷道应力分布规 律等, 采用高水材料浅部注浆 +中空注浆锚索的注 浆加固方案, 巷道围岩稳定控制效果显著。鉴于此, 本文研究了采用综合加固技术, 该技术主要包括巷 帮预注浆、 起底刷帮、 围岩喷浆封闭、 帮顶预应力锚 索补强等技术, 最后分析了注浆系统和安全措施。 1 加固方案设计 1 . 1 巷帮预注浆 由于巷帮煤体破碎, 由原始窥视结果分析, 破坏 深度在 4~ 5m , 导致支护体锚固力不足, 刷巷时易 发生片帮, 因此修巷之前进行预注浆加固煤体。① 注浆孔布置 沿巷道轴线在两帮施工水平注浆钻孔, 注浆孔采用“ 迈步” 布置, 施工长度为 6m , 上排孔距 巷道顶板 0 9m , 下排孔距巷道底板 0 9m , 间距为 2m , 排距 6m , 钻孔直径 4 2m m , 钻孔垂直煤壁施 工。开孔位置根据现场煤帮的具体情况进行适当调 532 2 0 2 0年第 8期 能 源 与 环 保第 4 2卷 整, 注浆钻孔的布置如图 1所示。②钻孔 采用风钻 打孔, 钻头直径 4 2m m 。③水灰比 采用联邦加固双 液注浆材料, 注浆水灰比 0 6 ∶ 1~ 0 8 ∶ 1 , 巷帮破碎 严重, 漏浆严重时适当降低水灰比, 巷帮裂隙不发 育, 注浆难度较大时, 可增大水灰比; 封孔时建议水 灰比 0 6 ∶ 1~ 0 7 ∶ 1 。④封孔深度 封孔深度应在 0 5~ 0 8m 。⑤注浆方式 全长一次注浆施工。 图 1 巷帮预注浆钻孔布置 F i g 1 P r e g r o u t i n gb o r e h o l el a y o u t 1 2 起底刷帮 预注浆加固工作完成后进行起底刷帮, 根据现 场巷道破坏情况, 使用人工风镐进行刷帮, 掘进机组 扩刷底后断面尺寸达到设计要求[ 4 8 ]。 刷帮完成后重新张拉之前施工的锚索作为临时 支护, 锚索间排距为 10 0 0m m10 0 0m m 。采用 6 5m m焊接钢筋网片护表, 网孔规格为1 0 0m m 1 0 0m m , 网片搭接不小于1 0 0m m , 用1 6号铁丝双股 连接, 扭紧圈数不得少于 3圈, 联网间距 1 0 0m m 。 要求现场每次刷帮长度不得超过 2m , 扩帮完 毕后立即进行锚索张拉, 支护完毕后再进行下一段 的扩帮。整个作业过程中, 要加强对顶板的观察和 控制, 发现异常立即停止作业, 以便采取措施。 1 3 围岩喷浆封闭 对围岩进行喷浆封闭, 避免注浆浆液外流, 影响 注浆效果。喷浆参数 ①喷射混凝土厚度 1 0 0m m , 喷浆强度 C 2 0 , 喷射混凝土时, 不得出现赤脚、 穿裙、 蜂窝等现象。②喷射拌料必须严格按照比例配制, C 2 0喷射混凝土配比, 水泥∶ 黄沙∶ 石粉 = 1 ∶ 2 ∶ 2 ( 质 量比) , 水灰比 = 0 4 5 , 每立方米 C 2 0混凝土用量 水泥 4 3 3k g 、 黄沙 8 8 6k g 、 石子 8 8 6k g 。③拌好的混 凝土上喷浆机时, 掺入速凝剂, 掺和量为水泥质量的 4 %。 1 4 帮顶预应力锚索补强 注浆完毕 3d后进行预应力锚索补强支护, 补 强支护如图 2所示。同时对顶板之前施工的锚索进 行重新张拉, 并保证预紧力不低于 2 5 0k N 。帮顶预 应力锚索补强主要为顶板补强、 巷帮补强。 图 2 注浆加固后帮顶预应力锚索补强支护 F i g 2 R e i n f o r c e me n t a n ds u p p o r t o f p r e s t r e s s e d a n c h o rc a b l ea f t e rg r o u t i n gr e i n f o r c e me n t 2 底鼓控制措施 考虑到后期辅助运输巷要行驶无轨胶轮车, 胶 带巷要架设运煤胶带, 需要考虑两巷底鼓变形控制 问题。巷道底鼓的防治措施如图 3所示。 图 3 巷道底鼓的防治措施 F i g 3 P r e v e n t i o nme a s u r e s o f r o a d w a yf l o o rh e a v e 考虑大巷实际生产地质条件, 建议用如下方案 进行底板围岩变形控制 ①起底; ②底板注浆锚索; ③加固巷道帮角; ④封闭式支架; ⑤混凝土反拱。 底板破碎深度为 y = 3 P W 2- 1 2 P x2 4 P+ 3 2 ( C+ λ P 槡 ) ( 1 ) 式中, y为底板破碎深度; P为垂直地应力; W为巷 道底板宽度; C为巷道底板岩石黏结强度; λ为侧压 632 2 0 2 0年第 8期朱 健 煤矿巷道综合加固技术研究 第 4 2卷 系数; x 为底板距中心点距离。 新增辅运巷埋深约 3 5 0m , 垂直地应力 σ v= 8 7 5M P a , 最大水平主应力 σ H= 1 2 9M P a , 最小水 平主应力 σ h= 7 0M P a 。巷道宽度为5m , 底板砂质 泥岩的黏结强度取 6M P a , 侧压系数 λ= σ h+ σH 2 σ v = 1 0 2 。 将上述参数代入公式, 当 x = 0时, 得到巷道底 板的最大破碎深度 y 约为 1 1 3m 。计算反底拱的 弧拱半径 R ( R- y ) 2+W 2 2 = R 2 ( 2 ) 计算得出, 反底拱的弧拱半径为 3 3 3m 。 3 注浆系统和安全措施 3 1 注浆系统 采用联邦加固双液注浆材料, 采用双液注浆工 艺, 注浆系统如图 4所示。 图 4 注浆系统连接示意 F i g 4 G r o u t i n gs y s t e mc o n n e c t i o n 3 2 安全技术措施 ( 1 ) 施工前, 首先进行安全检查, 严格执行“ 敲 帮问顶” 制度, 仔细清除掉施工段顶帮浮煤活矸, 确 认安全后方可进行施工。 ( 2 ) 施工时, 无关人员严禁进入工作区域, 施工 人员在工作区域行走时, 应时刻注意脚下, 谨防绊倒 碰伤。 ( 3 ) 风镐工应熟悉风镐的原理、 结构和使用方 法。①使用风镐前, 备齐使用的风镐镐尖、 胶皮管和 其他工具。②使用风镐前, 首先将各处风管接头捆 紧捆牢; 然后再接风镐, 并拧紧接头。③施工前必须 检查风镐机体有无裂纹和破坏, 头部及镐柄弹簧是 否完整灵活, 零部件是否齐全, 螺丝固件是否齐全无 损, 检查风管是否完好等。确认无问题后方可施工。 ④使用风镐进行支挖时, 应双手握镐柄, 用力向底板 或帮部进行推压。推压时不要强压, 不能与底板或 煤帮成 9 0 角, 并时刻关注好镐体及各部件连接情 况。 ( 4 ) 打眼安全技术措施。①打眼前, 必须严格 执行“ 敲帮问顶” 制度。②打眼时, 必须使钻头落在 实处, 如有浮煤活矸, 应先处理后再打眼。③严禁在 残眼内继续钻眼, 缺水或停水时, 应立即停止钻眼, 严禁干打眼。④打眼过程中, 打眼工要站稳, 推钻时 不宜用力过猛或横向用力, 以防断钎伤人。⑤打眼 前, 一定要注意接牢胶皮管和风钻。打眼过程中随 时检查, 以防脱落伤人。 ( 5 ) 预防及处理注浆管堵塞安全措施。①严格 按规定配比调配浆液, 水泥要用筛子去除杂质。② 减少管路弯曲次数。③注浆过程中, 如发现注浆管 堵塞, 压力急剧增大, 应立即停机处理。处理时先打 开回流阀卸压后, 卸下管路, 采用轻敲的方法疏通。 ④轻敲无法疏通时, 可将吸浆笼头放入清水中, 采用 清水加压疏通, 疏通时人员应紧握出浆管头, 间歇加 压, 压力不得超过 2M P a , 出浆管管口严禁有人。 ( 6 ) 施工时可以用道木或架板搭设平稳、 可靠 的工作台, 双股 1 0号铅丝捆绑。人员在工作台上作 业时应时刻注意脚下。 4 结论 通过对不稳定巷道围岩固技术进行研究, 采用 巷帮预注浆、 起底刷帮、 围岩喷浆封闭、 帮顶预应力 锚索补强等技术, 分析了巷道底鼓的防治措施及注 浆系统和安全措施。 参考文献( R e f e r e n c e s ) [ 1 ] 杨永刚, 刘小雷, 杨张杰. 多重采动影响下多功能瓦斯综合治 理巷道的层位选择及加固技术[ J ] . 能源与环保, 2 0 1 8 , 4 0 ( 4 ) 4 8 , 1 5 . 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