赵伟锋
河南神火煤电股份有限公司，河南 永城 476600
摘要：中国绝大多数矿井采用井工开采方式，巷道是矿井生产的基础，其中有70%～80%的巷道受到采面动压影响，如何确保巷道围岩稳定，是矿井生产过程中需要一直关注的问题。众多学者对巷道支护技术展开研究，采用理论分析与现场实践相结合方法，对采用的锚杆支护技术进行评价，并针对矿井实际地质条件进行支护优化；采用数值模拟技术对巷道掘进支护期间的锚网索受力情况进行分析，针对不同的地质条件提出3种支护方案，有效地控制了围岩变形。本文以某矿运输巷围岩控制为研究对象，对原有巷道采取的围岩控制措施进行优化，以达到巷道围岩稳定的目的。
关键词：巷道掘进；动压；破碎围岩；锚注；架棚支护
我国煤矿资源的储存地质环境较为复杂,回采巷道周围的地质环境随时都在发生不同程度的变化,对于煤矿开采后工作面的支护造成了较大的难度。本文通过数值模拟分析软件,对目前常用的回采巷道支护技术进行分析,并对锚杆支护技术进行重新优化设计和对参数进行重新选取,提出新的锚杆支护技术方案,提升对回采巷道的支护稳定性及安全性。
1工程概况
我国煤矿资源的储存地质环境较为复杂,回采巷道周围的地质环境随时都在发生不同程度的变化,对于煤矿开采后工作面的支护造成了较大的难度。本文通过数值模拟分析软件,对目前常用的回采巷道支护技术进行分析,并对锚杆支护技术进行重新优化设计和对参数进行重新选取,提出新的锚杆支护技术方案,提升对回采巷道的支护稳定性及安全性。巷道掘进中受到断层、邻近采动影响时，围岩变形较为严重，给巷道正常使用及掘进安全带来不利影响。在对巷道赋存地质条件、受力环境以及原支护方案围岩变形破坏进行分析的基础上，提出以锚注为核心的巷道支护方案。优化后的支护方案包括U型架棚架设，表层喷浆，浅孔注浆，顶板、巷帮锚杆施工，底板注浆，顶板、巷帮深孔注浆，顶板、巷帮锚索施工等部分。支护后的巷道围岩变形量最大为446mm，在允许的安全范围内，表明采用的优化技术方案可以确保巷道使用安全，具有一定的实用价值。A矿6号煤层赋存稳定，为该矿主采煤层之一，6906运输巷沿着6号煤层底板掘进。该煤层厚度2.2～5.9m，平均厚3.8m，倾角平均9°，埋深平均为280m。巷道掘进时有少量淋水，水量小于2.6m3/h。根据地质勘察资料，巷道掘进过程中会遇到DF113、DF121和DF126断层。
2巷道原支护方案及围岩变形破坏情况分析
巷道断面为直墙半圆形，巷宽、高分别为5000mm、4100mm，采用金属架棚支护（U36钢），并在表层喷浆。由于巷道受邻近回采工作面采动影响，在后续使用过程中顶底板以及巷帮出现不同程度的破坏，其中，顶板破坏表现为支架破坏、相互嵌入，下沉量较大；巷帮变形量比底板小，主要表现为支架出现跪腿现象，即架腿出现较大位移；底板底鼓严重，需耗费大量资源进行处理，同时也在一定程度上制约了巷道使用效率的提升。
3巷道支护优化
由于2盘区运输巷围岩本身较为破碎，且受DF113、DF121和DF1263条断层影响，巷道在邻近回采工作面的采动影响下，其围岩变形较为严重，存在一定的失稳风险。因此，需要对巷道原支护方案进行优化，具体的巷道支护优化工艺流程为：巷道断面扩刷→U型架棚架设→表层喷浆→浅孔注浆→顶板、巷帮锚杆施工→底板注浆→顶板、巷帮深孔注浆→顶板、巷帮锚索施工。
3.1巷道断面扩刷并架设U型架棚
巷道在围岩压力及采动压力的作用下，其断面大小仅为设计断面的50%，不能满足巷道正常的使用需要。
因此，需要开展断面扩刷工作，先进行挑顶及刷帮，使得巷道断面达到设计断面要求（巷宽5700mm、巷高4600mm），断面扩刷完成后立即采用U36架棚进行支护。在架棚过程中，支架与围岩应保持一定的间隙，为后续的充填层预留空间。在架棚周边铺设一层钢筋网制作的背板，从而改善架棚及充填体的受力情况。同时由于巷道底板较为破碎，在架设的U型架棚距离巷道底板900mm位置处进行锁腿处理，2根锁腿卡缆采用1个锁眼。a)棚距锁腿示意图 b)锁腿卡缆规格参数
3.2表层喷浆
喷射C25混凝土浆，喷浆层厚度控制在70～100mm间，喷射混凝土层与掘进迎头的距离控制在5m以内。
3.3浅孔注浆
浅孔注浆采用水泥浆，水灰比为0.85～1.00，注浆点与掘进迎头的距离控制在8m以内，注浆压力在1MPa以内，孔径为42mm、深度为1.2m。具体要求为：a)注浆压力及注浆量根据现场情况调整，以不漏浆且浆液在浅层围岩中有效扩散为最佳；b)采用直径
12.7mm的不锈钢管作为注浆管，底部制作成扁形，防止注浆管被煤、岩屑堵塞，长度为1.2m，封孔长度为300mm，材料为速凝水泥药卷；c)在断面上均匀布置7个注浆孔，间、排距为1000mm、1800mm。
3.4顶板和巷帮锚杆施工
锚杆采用直径22mm的无纵向筋钢锚杆，并配合钢筋网进行支护，整个断面布置17根锚杆，间、排距为700mm、1000mm，采用Z2350锚固剂进行锚固，配套采用的托盘规格为200mm×200mm×10mm（长×宽×厚）。锚杆施工完成后，锚固力、预紧力分别高于80kN、150kN。
3.5底板注浆
巷道底鼓治理采用锚注方式，采用的注浆锚索长度为4.5m，每排布置5根，间距为1.5m。在底板进行锚注控制底鼓的具体施工工艺为：a)先清理巷道底板，在表层喷射混凝土层，随后进行浅孔注浆，并在底板按设计要求施工卸压孔；b)采用以压缩空气为动力的底板锚杆钻机钻进锚索钻孔，钻孔孔径为32mm，钻进孔深为4500mm；c)采用的注浆锚索直径25mm，长度4500mm，配合采用圆锥止浆塞及直径200mm的锚索托盘固定锚索；d)采用电动双液压注浆泵注浆，注浆浆液为水灰比0.85～1.00的水泥浆。
4围岩控制效果分析
在巷道布置KD1～KD33个测点，对巷道支护后及邻近采面回采期间围岩变形情况进行监测，整个监测过程共耗时4个月。KD1、KD2、KD3测点巷道围岩变形趋势接近，监测到的围岩变形量最大为446mm，其中，邻近回采工作面在尾采阶段时巷道围岩变形速率最大，接近11.2mm/d。随着回采结束，围岩变形速率显著降低，在监测接近尾声时，围岩变形量趋于稳定，变形速率在0.01mm/d以内。这表明，采用优化后的巷道围岩支护方案，可以有效应对断层作用下围岩破碎、邻近采面动压影响，围岩控制取得了显著的效果，可以确保巷道后续的使用安全。
5结语
运输巷采用原支护方案围岩变形较大，主要原因是掘进范围内受DF113、DF121和DF1263条断层影响，围岩较为破碎，加之邻近回采工作面采动动压作用，巷道原采用的架棚支护不能抵抗围岩应力，造成巷道断面收缩量较大，给巷道正常使用带来不利影响；
针对巷道围岩破碎及动压影响，提出采取以锚注为核心的围岩支护优化措施，支护后围岩变形量控制在446mm以内，围岩变形得以显著控制，确保了巷道的使用安全；c)巷道掘进至不受动压影响且围岩较为完整的区域时，可以继续采取原支护措施。
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