2023年冲击地压煤矿断层带巷道维护加固技术.docx

天道酬勤 冲击地压煤矿断层带巷道维护加固技术 崔爱臣 ：随着深厚煤田开采数量的不断增加，冲击地压灾害日益凸显，针对冲击地压矿井主要巷道施工完毕后，断层区域巷道由于地压大，冲击频繁，巷道会发生低鼓、顶板下沉、开裂、变形等现象，进而导致冒顶、冲击地压事故的发生。经过井下现场长时间摸索与试验，对断层处巷道采用大直径钻孔泄压后，进行注浆锚杆、注浆锚索联合加固支护，加固支护后的巷道整体支撑力增加、变形小，可有效的缓解断层处的冲击地压带来的危害。 关键词：冲击地压;泄压孔;锚网索喷;壁后注浆 Abstract： With the continuous increase in the number of deep coal fields， the disaster of rock burst is becoming more and more prominent. After the construction of the main roadway in the mine with a rock burst， the roadway in the fault area will have low drum， roof sinking， cracking， deformation and other phenomena due to the high ground pressure and frequent impact， which in turn leads to roof fall and rock burst accidents. After a long time trial and test in the underground site， after using large-diameter boreholes to relieve pressure at the roadway at the fault， grouting anchors and grouting anchors are used to reinforce and support. After the reinforcement and support， the overall support of the roadway increases and the deformation is small and it can effectively alleviate the harm caused by the rock burst at the fault. Key words： rock burst;pressure relief hole;anchor mesh cable spray;grouting behind the wall 0  引言 随着深厚煤田开采数量的不断增加，冲击地压的危害日益显现。采用常规的卸压孔施工卸压方案及普通的锚网喷支护虽能局部维护巷道稳定，但冲击地压煤矿断层带巷道受断层、冲击地压双重影响下损毁严重，如处于煤矿重要位置那么严重危机煤矿生产平安。本文以孟村煤矿中央带式输送机大巷为背景，论述冲击矿压环境下断层处巷道围岩变形规律，通过对已掘巷道断层位置的加固，有效降低冲击地压对该区段冲击频次及强度，保障巷道支护稳定，延缓巷道修复周期。 1  工程概况及地质构造 孟村煤矿位于彬长矿区中西部，为冲击地压矿井，布置有5条中央大巷，其中中央带式输送机大巷布置在五条大巷中间，根本布置在煤层中，留厚底煤，过DF29断层附近掘进时，沿断层上盘掘进直至揭露断层，后按断层落差确定巷道坡度，进行全岩掘进，直至继续沿煤层中部掘进。掘进期间，断层附近围岩破碎，断层活化严重，采用锚网索喷+U型金属鹏进行联合支护。掘进通过一年后，断层处巷道出现底鼓、两帮缩进，顶板下沉等现象，局部区域经过屡次维修，依然无法控制，处于病态运行。 2  卸压方案 采用大直径钻孔两帮卸压，施工卸压钻孔采用ZDY-3500型钻机施工，泄压孔垂直于巷帮布置，钻孔直径113mm，孔间距2.1m，封孔长度3m，钻孔长度14m。如图1所示。 3  支护方案 采用注漿锚杆、注浆锚索联合支护，原理是将注浆锚杆、锚索的支护作用与注浆加固作用组合起来，共同作用于巷道围岩，通过向中空锚杆、锚索压注浆液，不仅能从根本上保证锚杆、锚索锚固可靠，而且浆液能够渗透到钻孔周围较大范围的煤岩体裂隙中，对出现松动破坏的煤岩体产生粘结固化作用，提高其整体性和自承能力，从而大大改善巷道支护效果。 3.1 高预应力中空注浆锚索技术参数如表2所示 3.2 注浆加固材料 使用普通425#硅酸盐水泥，水灰比1：2，橡胶塞封孔。 围岩假设有含水，在注浆时应先采用水泥+水玻璃的双液浆进行堵水，水玻璃浓度要求在35～42Be之间，模数控制在2.3～3.0之间，水泥水玻璃体积比一般在1：1～1：0.5之间，然后再进行正常的注浆锚杆加固。假设仅有渗水，还没有形成流水或滴水时，可不用双液浆堵水;但必须掺入6%的ACZ—Ⅱ型水泥注浆添加剂，以提高加固效果。 3.3 设计方案 中空注浆锚索：规格为Φ21.6×7100mm，每根锚索使用2支MSK2335和2支MSZ2335树脂锚固剂固定，锚索托盘采用300×300×16mm的Q235钢板，间排距1500×1400mm，每排5根。 注浆锚杆：规格为Φ32×2500mm，每根锚杆使用1支MSK2335和1支MSZ2335树脂锚固剂固定，锚索托盘采用150×150×10mm的Q235钢板，间排距1000×1000mm。 4  注浆锚杆、注浆锚索施工方法 首先对修复巷道挂网、补打锚杆，并喷浆封闭。 注浆顺序为先底板，再两帮、后顶部。巷道两侧对称注浆，同时前前方向采取隔孔注浆方式。 注浆锚杆注浆压力控制：初始压力从零开始，要缓慢升压，一般控制在0.5～2.0MPa左右，正常情况下不宜超过2.5MPa，只要进浆就不宜升压太快，最大注浆终压一般为2.5MPa。 注浆锚杆注浆量控制：正常情况下，注浆锚杆每孔注入水泥量50～100kg左右，当注入水泥量超过300kg、注浆压力仍未到达注浆终压时，可暂停注浆;待0.5小时后再复注，假设复注时注入水泥量超过500kg，压力仍未到达注浆终压时，应检查是否有漏浆、跑浆现象，然后再换孔注浆，正常情况下先注孔吸浆量大，后注孔孔吸浆量相对减小。 注浆锚索注浆压力控制：初始压力从零开始，要缓慢升压，一般控制在1.0～3.0MPa左右，正常情况下一般不超过3.0MPa，只要进浆就不宜升压太快，最大终压一般为3.0MPa。 注浆锚索注浆量控制：正常情况下，注浆锚索每孔注入水泥量200～300kg左右，当注入水泥量超过500kg、注浆压力仍未到达注浆终压时，可暂停注浆;待0.5小时后再复注。 注浆锚索注浆前加压固定至100kN，完成后72h以上，即可进行再次加压固定，锚索预紧力不小于200kN。 注浆锚杆初始压力从零开始，要缓慢升压，一般控制在0.5MPa左右，正常情况下一般不超过1MPa，只要进浆就不宜升压太快，最大终压为2.5MPa。 注浆锚索初始压力从零开始，要缓慢升压，一般控制在2MPa左右，正常情况下一般不超过3MPa，只要進浆就不宜升压太快，最大终压为3MPa。 当注第一孔时第二孔跑浆，关闭第二孔阀门，通过第一孔继续注浆，到达设计注浆标准后停止注浆，必需时可对第二孔进行复注。 5  增加经济效益 中央带式输送机大巷断层带受冲击地压及断层双重影响，巷道掘进通过一年后，断层处巷道累计顶板下沉13mm，两帮缩进2400mm，局部区域经过屡次维修，仍然为病态运行，影响运输系统正常运转。通过采用该支护技术，该段巷道6个月内巷道变形最大部位不超过200mm，减少了巷道维护工程量，提高了巷道使用年限，经济效益显著。 6  结论 ①钻孔卸压能够释放中央胶带是送机大巷断层带冲击地压，减缓冲击频率及强度。 ②注浆锚索、锚杆可将泄压后的不同深度围岩胶结凝固，同事锚索锚杆全长锚固降低了锚杆锚索拉断脱落伤人的危害。 参考文献： [1]刘金海，姜福兴，孙广京，等.强排煤粉防冲击地压的机制[J].岩石力学与工程学报，2023〔4〕. [2]潘一山，肖永惠，李忠华.冲击地压矿井巷道支护理论研究及应用[J].煤炭学报，2023〔2〕. [3]孟村矿井冲击地压研究报告.