陶二煤矿软煤巷道支护技术研究

郭彬

摘要：深部软煤巷道支护一直是煤矿矿井支护的技术难题之一，经分析原因主要是煤岩体自身承载力差，导致巷道矿山压力显现剧烈。陶二煤矿22203上巷属软煤巷道，巷道自开掘以来矿山压力显现剧烈，通过加强支护及煤体注浆技术，改变煤体力学性能，保证了巷道的安全掘进。

关键词：软煤巷道；矿井支护；煤体注浆；优化支护；矿压监测 文献标识码：A

中图分类号：TD322 文章编号：1009-2374（2015）13-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.079

深部软煤巷道支护一直是煤矿矿井支护的技术难题之一，分析原因主要是煤岩体自身承载力较差，不能完全发挥煤岩体主动支护效能，导致巷道矿山压力显现剧烈。

北二采区22203上巷为22203回采工作面区段回风平巷，巷道布置在2#煤层中，沿2#煤层顶板掘进，巷道标高位于-560m～-593m，巷道赋存深度介于682～714m之间，此区域2#煤体平均单轴抗压强度为13MPa，巷道围岩铅直自重应力为18.41～19.28MPa，支护方式采用锚网梁索为主的主动支护方式，巷道自开掘以来明显表现出“三软、两大、一快”现象（顶板软、底板软、煤层软、围岩膨胀率大、围岩位移量大、巷道变形速度快），巷道开掘15日后顶板最大下沉量达到800mm，两帮移进量达到900mm，单纯的锚网梁索主动支护已很难满足生产需要，巷道及时进行U型钢被动补强支护，但实际效果来看，U型钢变形严重、部分U型钢本体扭曲，卡揽开裂，应用效果不够理想，可以说常规支护已很难满足22203上巷生产需要，必须从增加煤岩体自承能力来抵御矿山压力显现，保持巷道稳定，而巷帮煤体注浆支护技术正是从根本上增加岩体的内聚力C与岩石的内摩擦角φ，同时保持岩体的整体性来抵御巷道矿山压力显现，发挥围岩体自承能力。

依据上述思路进行了22203上巷支护技术改革，改革主要从两方面进行：一是增加巷道主动支护的刚度及强度；二是进行巷帮煤体注浆增加巷帮煤体强度。通过多种支护方式进行联合支护，保持巷道稳定。

1 优化锚、网、带支护参数

依据巷道矿压显现情况分析，巷道原有支护参数明显不适合22203上巷支护，主要原因为原有巷道支护强度及刚度偏低，巷道开掘后塑性区域范围较大，原有支护体不能发挥深部锚固作用，根据上述分析，巷道锚、网、带支护参数优化主要从以下两个方面进行：

1.1 应用W型钢带替代原有钢筋梯梁

巷道原设计帮顶之间锚杆连接使用钢筋梯梁，但从现场实际使用效果来看，钢筋梯梁焊接强度及刚度偏低，弯曲及开焊现象严重，同时护表能力较差，根据上述实际使用情况采用规格3.5mm*275mm的W型钢带替代钢筋梯梁，同时将巷道支护排距调整为700mm，应用W型钢带后，巷道护表面积达到39.2%。

1.2 增加帮顶锚索支护强度及密度

巷道原有顶锚索支护密度为0.34根/m2，帮锚索支护密度为0.36根/m2，根据巷道开掘后断锚统计分析，顶锚索断锚率在29.3%，帮锚索断锚率在14.3%，说明锚索支护密度偏低，不能适应巷道矿山压力显现，根据上述情况调整帮顶锚索支护密度，顶锚索调整为20*10000mm的钢绞线配合11#工字钢顺巷交错布置进行支护，11#工字钢长度为2000mm，每个工字钢穿3根顺巷顶锚索，顶锚索布置方式为顺巷4列，锚索间排距900mm*700mm，帮锚索选用17.8*6300mm的钢绞线配合旧U型钢制作的300*300mm托盘进行支护，帮锚索布置方式为上帮3列，下帮2列，锚索间排距为800mm*700mm。顶锚索支护密度达到1.36根/m2，为原有支护密度的4倍，帮锚索支护密度达到1.19根/m2，为原有支护密度的

3.3倍。

2 注浆施工方案

22203上巷从已掘情况来看，巷道开挖后因帮部煤体强度较低，造成帮部成型效果较差，导致部分托盘不能贴帮，导致支护体失效，根据上述现象及注浆加固理论，22203上巷注浆由巷道超前预注浆和巷道滞后注浆两部分组成。

2.1 超前预注浆注浆孔的布置

超前预注浆的目的主要是保证巷道帮部成型，保证支护有效。注浆孔深度为4.0m，注浆孔排距为2.1m，巷道循环进尺为2.1m，注浆管选用长度2.5m的Φ20mm无缝钢管制作，注浆孔与巷道走向夹角25°，水平方向为0°，注浆孔布置在迎头与巷帮拐角处，上拐角每循环布置两孔，下拐角布置1孔，注浆孔间距为1000mm，具体布置方式见图1：

图1 22203上巷超期注浆孔布置平面图

2.2 滞后注浆注浆孔的布置

滞后注浆目的主要增加帮部煤体强度，巷道滞后注浆孔深度为4.0m，滞后迎头15m进行施工，上帮布置两趟，三花眼布置，下帮布置一趟，注浆孔间排距为1.0m*1.2m，注浆管选用长度2.5m的Φ20mm无缝钢管制作，注浆孔与巷道走向夹角90°，水平方向为0°，具体布置方式见图2：

图2 22203上巷注浆钻孔布置图

2.3 钻孔的施工及注浆管的安放

钻孔采用风煤钻施工，钻头直径36mm，封孔采用在注浆管外缠上厚度4mm麻线，同时进行内外两层封孔，内封孔位置选在距孔口1.5m处，内封孔长度为350mm，外封孔位置选在距孔口0.3m处，外封孔长度为350mm，注浆管缠麻完成后在内外封孔位置浇波雷因，然后安设注浆管，待波雷因膨胀完成封孔后即可进行注浆。

2.4 注浆浆液及注浆压力要求

注浆液选用325#普通硅酸盐水泥进行调制，水泥浆的水灰比为0.7∶1，注浆液配合一定比例的水玻璃，缩短凝固时间，搅拌均匀后立即进行注浆。注浆压力不得小于5.0MPa，并维持30分钟以上。

3 现场支护监测

2014年3月，22203下巷启用优化后支护方案，巷道建立了位移量观测站，通过连续两个月的观测，得出如下数据，如图3和图4：

图3 原有方案与新方案顶底板位移量比较

图4 原方案与新方案两帮位移量比较

4 结语

第一，通过优化支护方案，根据现场监测结果表明，22203下巷60日的顶底板位移量由原有的1085mm减少到414mm，为原有顶底板位移量的38.1%，两帮位移量由原有的1296mm减少到446mm，为原有两帮移近量的34.4%，同时巷道自稳时间由原有的开掘后45日提前到现在15日左右。

第二，通过应用煤体注水泥浆加固支护技术，煤体单轴抗压强度由8MPa，增加到15.2MPa，有效的提高了煤体的自承能力。

第三，通过应用优化后的支护方案，有效的抑制巷道的矿山压力显现，保证了巷道的正常使用。

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（责任编辑：黄银芳）endprint