复杂构造区域巷道底鼓防治技术研究

赵熠明

（晋煤集团寺河煤矿， 山西 晋城 048019）

长期以来，控制巷道底鼓一直是矿井维护的重大问题之一[1]。随着开采深部增加，地质构造更为复杂，巷道底鼓越来越多，给生产和安全带来了以下问题：底鼓造成运输轨道隆起，给运输带来安全隐患；底鼓造成巷道通风断面缩小，风阻增加，风速时常超限，严重影响通风安全；底鼓造成巷道维护消耗大量人、财、物；底鼓造成巷道支架失稳[2-6]。为此，研究解决回采巷道底鼓影响安全生产问题成为现有巷道支护进行补充完善的一项很重要的工作。

1 工程概况

古书院矿15 号煤层顶板岩性为中砂岩、砂质泥岩、粉砂岩，平均厚度3.35 m；底板为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，平均厚度3.30 m。西二盘区轨道石门设计长度约300 m，顶部沿15 号煤层顶板掘进，底部留有2.5～2.8 m 的底煤，巷道断面形状为矩形，掘宽5.2 m，掘高4.2 m，S掘=21.84 m2；净宽5 m，净高4 m，S净=20 m2，设计支护形式为锚网喷。且该掘进段内地质构造极为复杂，断层较多，因此给巷道的支护带来了非常大的困难，尤其是巷道底鼓非常严重。到现在为止，巷道不同程度出现底鼓、两帮向外鼓出、顶板变形及下沉现象，且有继续扩大的趋势，其中220～250 m 段内顶板钢带出现挤压折断现象，并且顶板在靠近巷帮位置，出现了“台阶”式下沉现象。严重的影响了巷道的安全运输，进而影响了整个矿井的生产。

2 施工方案

软岩巷道围岩变形持续时间较长，巷道扩刷、卧底后巷道围岩更加破碎，围岩松动圈发育范围会进一步扩大。根据西二盘区轨道石门围岩岩性特征及变形特点，以及参考其他矿井治理经验，采用补强巷道支护、加固两帮会对底鼓有较好的控制作用。但传统的锚杆补强支护方式很难有效、长久的控制巷道变形，需采用主动+被动支护相结合的方式来控制回风下山底鼓、顶板下沉。计划采用以下几种措施来进行治理。

2.1 方案的提出

1）锚索的作用。锚索的作用等同于锚杆，其作用有：悬吊作用；组合梁作用；挤压固拱作用。

2）注浆的作用。注浆可改善岩石的松散结构，填充岩石裂隙，提高岩体强度。

3）锚注的作用。从锚索的作用中可以看出，对于在巷道底板上施工锚索，就是利用了锚索的组合梁的作用，锚索可以使巷道底板组合成一个整体，从而提高了巷道底板的整体性，增强其抗压性能。该巷道的掘进区段岩体比较破碎，因此注浆可以改善岩体的松散结构，使其成为比较密实的岩体。因此锚索+注浆支护就形成了一种有效组合梁，即锚索组合梁，浆液扩散加固梁，从而提高了结构的整体性和承载能力。

2.2 方案的确定

首先对底鼓段进行卧底，卧至设计尺寸后，用架柱支撑式地锚钻机打孔，孔径Φ75 mm，孔深7 m；然后注入锚索和锚注管，锚索规格Φ22 mm×6 200 mm；锚注管规格Φ26.75 mm×3.25 mm×2 m，锚注管末端1 m 为花管；最后进行注浆，张拉锚索并加固。

3 施工工艺和方法

3.1 施工工艺

卧底—底板浅部注浆—（注浆24 h 后）打锚索孔—安装锚索、锚注管—封孔—深孔注浆—张拉锚索。

3.2 施工方法

3.2.1 卧底

由测量部门提前给出腰线控制点，然后根据该控制点对巷道底板进行卧底。卧至设计深度后，在巷道底板垂直于巷道走向沿着施工钻孔线卧一施工沟槽，沟槽规格：宽×深=400 mm×300 mm

3.2.2 底板浅部注浆

由于巷道底板岩体破碎，为防止打底板锚索孔时塌孔，因此对巷道底板先行注浆。每排布置3 个浅孔，沿巷道中心线布置1 排孔，两边分中各布置1 排孔，间排距1 400 mm，孔深2 m，孔径Φ42 mm，浅孔注浆管规格：4 分注浆管，长1 000 mm，浅孔封孔采用棉纱和树脂药卷封孔，注浆压力2～3 MPa，稳定时间3～5 min。浅孔平面布置图如图1 所示。

3.2.3 锚索、注浆钻孔

待浅孔注浆24 h 后，用架柱式地锚机打锚索孔。每排布置3 个孔，沿巷道中心线布置一排，两边分中各布置一排，孔间排距2 000 mm×2 000 mm，孔深7 m，孔径Φ75 mm。深孔锚索注浆钻孔布置平面图如图2 所示。

图1 浅孔布置平面图（mm）

图2 深孔锚索注浆钻孔布置平面图（mm）

3.2.4 施工底拱

工字钢棚支护结束后，随即施工底拱。先将底部施工成拱形，最大深度860 mm，分别在底板中间、两侧用钻机施工深10 m 的注浆孔，将锚索插入注浆孔中，利用注浆泵将水泥浆注入孔中，最后铺设金属网、BHW3-280-5400 型钢带，最后用16 mm 钢托板将钢带、金属网和锚索固定，最后浇筑C25 混凝土至设计底板（见图3）。

图3 回风下山底拱施工图（mm）

3.2.5 喷浆支护

最后对巷道进行喷浆，喷射混凝土强度C20，喷层厚度0.1 m。

4 施工注意事项

1）必须严格按照布孔参数布置注浆孔，不得擅自更改技术参数。

2）必须严格按照要求配制浆液，每次拌制浆液前，必须严格量测水泥的用量和水的用量，保证水灰比1∶1。

3）每次使用水泥前，必须检查水泥的出厂合格证及质量检验报告单，以确保水泥的质量。

4）注浆中随时观察设备压力表，确保注浆压力达到设计值。

5 支护监测

5.1 设观测点

在巷道两帮设置一组水平观测点，每组两个测点，测点处在同一水平上，每隔50 m 一组；每隔十天测量一次观测点距底板的数据，并建立观测台帐。

5.2 支护前后的比较

支护前的两个月内共卧底三次，其中最大底鼓量达到1 m，最小底鼓量达到600 mm，平均每次底鼓量约900 mm，平均每次卧底量约1 000 mm。支护后，底鼓量明显缩小，一个月后，基本趋于平稳，具体观测点的数据如图4 所示。

图4 底鼓量变形曲线图

6 结语

巷道治理底鼓长度200 m，通过后期观测证明：在岩体破碎，地质构造复杂导致巷道压力较大，底鼓极为严重的情况下，巷道支护有效的控制了底板的底鼓量。