注浆锚索在单轨吊巷过无炭柱的应用与研究

田 磊

（山西西山煤电股份有限公司西铭矿，山西 太原 030052）

0 引 言

随着煤矿井下装备水平的不断提升，矿井生产能力也有大幅度地提高，这就对矿井各运输环节的运转效率提出了更高的要求。单轨吊逐步广泛应用于各矿的辅助运输环节当中，能够实现将地面作业人员、材料配件、机械设备直接运输到工作面，具有体积较小、灵活机动、适应性强、运载能力大、连续高效、不受底板影响等一系列优势。但是，单轨吊的悬吊要求必须保证巷道顶板支护效果。西铭矿48712 单轨吊巷在施工到560 m 时遇无炭柱并伴有裂隙水，因此为确保过无炭柱施工期间的安全，保证单轨吊悬吊质量，需要对该地段支护进行分析研究。

1 工作面概况

48712 工作面井下位于北七采区右翼。北邻随老母断层；南邻北七右翼集中巷；西邻48710 采空区，间距15 m；东邻48516 采空区，间距27 m。该面上覆2号煤为西铭矿西七盘区工作面所采；2 号煤与8 号煤层间距94 m，工作面北部上覆2 号煤局部为小窑所采。

48712 单轨吊巷设计长度1 553 m，回采时用于回风及进料。掘进工作面开掘8 号煤层48712 工作面顶底板情况见表1。

表1 4871 工作面顶底板情况表

2 巷道支护方案

2.1 正常段支护形式

48712 单轨吊巷正常段采用矩形断面的形式，掘宽4.8 m，掘高3.8 m，掘进断面积18.24 m2。顶板采用锚杆配合10 号铁丝编织的内六边形网联合支护形式，顶锚杆规格为φ20 mm×1.8 m 矿用螺纹钢锚杆，并配合MSK2380 型、MSCKb2360 型药脂锚固剂各一卷锚固。顶锚杆矩形布置，间、排距为1.5 m×1.5 m。帮锚杆规格为φ20 mm×1.8 m 螺纹钢锚杆，采用3排矩形布置挂金属网，戴1 个井字托片与方片护帮；间距1.5 m，排距1.4 m，上排距顶板0.3 m，锚固剂配比同顶锚杆，48712 单轨吊巷正常段支护见图1。

图1 48712 单轨吊巷正常段支护示意图

2.2 过无炭柱段支护形式

48712 单轨吊巷过无炭柱段采用梯形断面的形式，上宽4.3 m，下宽5.4 m，掘高3.8 m，掘进断面积18.43 m2。48712 单轨吊巷在过无炭柱时，配合11 号矿用工字钢架棚支护，棚梁长4.2 m、棚腿长3.8 m，棚距0.8 m。具体方法：每架棚子设6 根长为1.4 m、成品小破板构顶，左右压梁头各1 根，其余均匀分布并铺设金属顶网；顶网规格1.0 m×4.4 m。设4 根长为0.8m、宽度为70 mm、厚度为50 mm 的成品撑木，分别支设在2 梁头棚腿槽内和棚口向下1.0 m 处；每帮用4 根构木攀帮，紧贴棚口设1 根，从梁口向下0.8 m和1.6、2.4 m 处各设1 根，顶网要铺至2 梁头下1.0 m 处并用构木压紧贴帮严实。采用2 根5.0 m 长的11号矿用工字钢梁托棚梁作前探梁，每根前探梁用3 个卡梁式悬吊器吊挂，前探梁间距3.0 m。

过无炭柱架棚顶部增打3 根4.0 m 注浆锚索，间距1.5 m、排距1.6 m，紧跟工作面。两帮各增打1 根，间距1.6 m。顶板采用锚杆配合10 号铁丝编织的内六边形网联合支护形式，顶锚杆规格为φ20mm×1.8m矿用螺纹钢锚杆配MSK2380 型、MSCKb2360 型药脂锚固剂各1 卷锚固。顶锚杆矩形布置，间、排距为1.5 m×1.5 m。帮锚杆规格为φ20 mm×1.8 m 螺纹钢锚杆3 排矩形布置挂金属网，戴1 个井字托片与方片护帮；间距1.5 m，排距1.4 m，上排距顶板0.3 m，锚固剂配比同顶锚杆。图2 所示为48712 单轨吊巷过无炭柱段支护示意图。

图2 48712 单轨吊巷过无炭柱段支护示意图

3 施工方法

48712 单轨吊巷过无炭柱时，利用EBZ-260（A）型掘进机进行开掘作业，配合SJ-80 型带式输送机；循环作业进度缩减到0.8 m，其中最大、最小控顶距分别为1.2、0.4 m。每掘完1 个循环，先进行临时支护；再进行永久支护。

过无炭柱期间如出现较硬岩层，致使掘进机无法截割时，采用放震动炮辅助施工。通过YTP-28 型高频风钻进行打设炮孔，炸药选用矿用Ⅲ级乳化炸药，配合矿用毫秒延期雷管进行1 次爆破作业，采用EBZ-260（A）型掘进机清除煤碴。循环作业进度与其中最大、最小控顶距与机掘情况一致。

4 注浆锚索施工流程

施工流程：①按间排距钻孔→②压风扫孔→③安装注浆锚索及止浆塞→④安装托盘张拉预紧→⑤安装球形阀及注浆管→⑥检查顶板完整性及裂隙发育程度→⑦喷浆（如巷道表面有裂隙）→⑧开泵搅拌配浆并注浆（缓慢增压）→⑨达到注浆参数时停止注浆→⑩30 min 后卸下球形阀；但不要过分用力，只要托盘贴紧巷壁，用板手上紧螺母即可。

5 中空注浆锚索施工工艺

5.1 施工准备要求

1）在装卸中空注浆锚索时，现场对其保持小心轻放，避免对锚索尾部造成损坏，进而影响其注浆效果。

2）在巷道运输中空注浆锚索时，应保持锚索的表面清洁，避免粘满锚索的泥、灰、煤粉和水等杂质，影响锚索与树脂、注浆液的粘结，以防止杂质阻塞锚索的出浆口。

3）现场在运输中空注浆锚索时，可以让其在一定程度上发生弯曲，但其弯曲半径必须保持在1.5 m 以下，因为若其弯曲半径过大，将会引起其注浆管发生折曲或者变形，严重时中空管挤出注浆口，造成锚索施工困难甚至出现锚索报废问题。

4）此外，现场作业时还必须提前备好注浆工作时所必须的长螺丝刀、扳手、管钳、钢丝刷、棉纱等工具，以应用现场作业时各种状况。与此同时，在掘进工作面的迎头、巷道低洼处打设水窝，配备足够的排水泵等设备，以疏排无炭柱构造段出水和注浆作业用水。

5.2 钻注浆锚索孔

1）根据支护方案，采用顶板锚杆钻机、支腿式帮锚杆钻机分别打设顶板及两帮的锚索钻孔，要求孔径匹配所使用的锚索。

2）钻孔位置尽量将围岩表面处理平整，同时保证注浆锚索托盘安装后不会覆盖锚杆、托盘等已有材料，不得选择破裂面边缘施工，否则会无法封严孔口造成注浆时漏浆。

3）钻孔开孔时，不得开水，待钻头完全进入煤体或岩体内后，再开水阀门。防止过早开水将孔口煤体或岩体冲散，孔径增大，形成喇叭口。

4）要求所有钻孔的打设尽量同岩壁保持垂直，以保证张拉锚索时良好的注浆效果。在围岩较为破碎的情况下，钻孔孔口极易成为喇叭形，此时应当采用预先现场备好的纱布配合橡胶止浆塞，达到保证良好注浆效果的目的。最后必须做好封孔工作，因为封孔质量将对注浆作业的效果造成直接影响。

5）掌握好钻孔深度，误差在50 mm 之内，以防外漏太长，造成封孔长度不够，或外漏太短，无法进行张拉操作。

6）钻机打设锚索孔按照由顶板到两帮的顺序进行，其中顶板先打设中间锚索孔再到两侧锚索孔，两帮先打设上部锚索孔再打设下部锚索孔。

5.3 安装注浆锚索

1）钻孔后，立即进行中空锚注锚索的安装工作，以防塌孔，无法安装。

2）安装之前计算树脂锚固剂锚固长度，不得超过1.2 m，中空锚注锚索出浆口位于锚索前端1.5 m 处，锚固长度过长会阻塞出浆口，无法出浆。

3）中空注浆锚索安装之前检查索体本身表面清洁，避免锚索粘满泥、灰、煤粉、油和水影响锚索与树脂和注浆液体的粘结效果，特别是出浆口位置不得堵塞，保持出浆畅通。

4）用中空锚注锚索将树脂锚固剂顶入孔内，不得用力过猛，以防树脂锚固剂提前破裂。待树脂锚固剂被顶入孔底之后再用钻机搅拌锚索，在搅拌过程中也不宜用力过猛，防止搅断锚索钢丝焊接口。

5）现场按照设计要求对锚索孔的排距、角度和深度等技术参数进行严格控制，在锚索锚固30 min 达到其锚固强度之后，再对其完成张拉、固定的作业工序，保证其预紧力不能小于100 kN；且各锚索的预紧力应保持一致。现场若出现锚索安装不合格、注浆作业不成功等情况，必须及时在该锚索孔周围补打锚索并保证其合格有效。

5.4 封 孔

1）待树脂锚固剂完全锚固之后进行封口工序。

2）封口之前先检查孔口形状及孔口表面平整度。将孔口凸起煤块或岩石清除，防止托盘封口不严。

3）封口时将塔状止浆塞穿入中空锚注锚索内，使用推管将其与锚索锥状止浆塞紧密顶紧，使其充满孔洞，实现止浆。

4）止浆塞安装完毕后安装托盘、锁具，进行张拉工序，保证托盘贴近煤面或岩面。

6 结束语

通过注浆锚索在西铭矿48712 单轨吊巷过无炭柱构造地段的应用，保证了现场支护效果，满足了单轨吊设备悬吊要求，达到了井下辅助运输安全高效运行的目的，取得了良好的经济技术效果，对西铭矿类似条件下单轨吊巷过无炭柱等顶板软弱情况具有积极的推广意义和实际参考价值。