密集巷道布置影响下泵房加固技术的研究问题和

　1 概述
　　晋煤集团最新建设的特大型矿井赵庄煤业有限责任公司的生产能力是600万吨/年。这个公司的一系列硐室和巷道都在主采的3#煤层中布置，全部应用喷浆、锚索、锚网梁组合成为支护系统。在煤矿生产建设不断发展的影响下，有关的巷道与泵房都发生了一系列的破坏和变形，这体现为：有关的巷道与泵房都发生了一些变形，底鼓显著，顶板下沉，围岩的破坏性比较严重，在开采动压的制约下，巷道加速了变形，尤其是严重破坏和变形的泵房已经制约了煤矿的安全与顺利生产，为此，务必有效地加固、支护、修复泵房，进而确保泵房可以实现用户的实际需要。
　　2 泵房地质条件及原支护特点
　　该矿巷道（硐室）的煤层含瓦斯高、水量大、地质构造多、围岩情况复杂，并且3#煤层有着松软的煤质，不稳定厚度的泥岩层在顶板。埋深483 m～490 m。据《晋城煤业集团公司赵庄煤矿围岩地质力学测试研究报告》（天地科技股份有限公司开采所事业部，2005年12月）：3#煤层平均厚度5.5 m，倾角为1?～8?，9.15 MPa的单轴抗压强度；砂质泥岩的直接顶，9.71 m的厚度，39.6 MPa的单轴抗压强度；细粒砂岩的基本顶，2.3 m的厚度，78.3 MPa的单轴抗压强度；炭质泥岩的伪底，0.4 m的厚度，22.1 MPa的单轴抗压强度。14.83 MPa的最大水平主应力，12.63 MPa的垂直主应力，8.12 MPa的最小水平主应力。
　　泵房原设计断面为矩形，采用锚网喷和锚索支护，泵房净断面（宽×高）为： 5200 mm×4000 mm，其掘进断面为：5500 mm×4250 mm。
　　3 泵房破坏原因分析
　　（1）由于泵房与管子道、西翼南辅运大巷和变电所通道等巷道密集布置，相互间存在交互影响，随着矿井生产建设发展，泵房区域大巷及顺槽巷道一直向前延伸，造成泵房受到巷道掘进重复压力影响，巷道变形严重。
　　（2）泵房围岩条件复杂、地质构造多，且3#煤层煤质松软，顶板含厚度不稳定的泥岩层，在工作面回采和多条巷道掘进的重复应力影响下易产生强烈变形，变形持续时间长。
　　图1 泵房和变电所硐室及相关巷道的位置平面图
　　4泵房加固技术
　　根据以上分析，针对泵房的特点，可采用的加固方案为：采用锚喷、锚索和锚注支护技术（“三锚”支护），使巷道上方形成梁——拱结构。梁拱结构的作用原理是：穿过各个层状岩层的顶板锚杆（索）形成为组合梁，一起对围岩应力进行抵抗；巷道两帮锚杆大大地增强了巷道两帮整体的稳定性，使得压缩墙形成，让巷道两帮大体变成稳定的围岩，在角锚杆的支持下，巷道两帮和顶板梁联接为整体；长短锚杆（索）搭配与顶板岩体形成组合拱一方面可以增加组合梁截面厚度，另一方面组合拱的形成改变了岩体受力的情况，岩体的承受能力得以提高，尽管是处在塑性区当中的破碎岩体依旧能够提供相应的承受能力，上述的构造也就是所谓的煤巷顶板梁——拱锚固结构达到稳定。
　　4.1 全断面锚网喷支护
　　先是在原喷射混凝土支护体上进行系统化的喷射混凝土、挂金属网、打眼装锚杆，实施全面的锚网喷支护，并且将低压浅孔注浆管进行安装。在两排锚杆间安装低压浅孔注浆管，通过φ26 mm钢管制作注浆管，确保φ26 mm×φ1000 mm的规格，以及400mm——500mm的孔口封孔长度，并且使1800mm的排距，实施风钻打眼，φ45 mm的孔径和2000 mm的孔深。
　　图2 泵房全断面锚网支护结构
　　4.2 底角和底板加固
　　对硐室底角处卧底、铺设金属网，要将金属网深入到硐室实际底板以下100～150 mm，然后利用灌浆锚索对硐室底角进行锚固加固。
　　浇灌混凝土前卧底时，将底板卧成弧形结构，铺设 50 mm左右的垫层，然后铺设由φ6.5 mm钢筋焊接而成的经纬网，浇灌1000 mm厚混凝土后（弧中间最深部位），可形成反底拱结构。然后铺设由Φ14 mm钢筋焊接而成的经纬网，并利用自钻式中空类注浆锚杆进行锚注加固。
　　图3 底角与底板加固结构图
　　4.3 全断面注浆加强支护
　　（下转第52页）
　　（上接第37页）
　　通过锚网支护当中装的低压浅孔壁之后对底板当中的空注浆锚杆与注浆管进行充填，从而有效地加固注浆围岩。在进行注浆的时候，借助水玻璃液这种单液水泥，通过42.5级一般硅酸盐水泥充当水泥，控制大概0.8～1.0的水灰比例，水玻璃掺量是水泥的3%～5%。确保大于92 的浆液结石率，20MPa以上的浆液固结体强度，以及控制2.0 MPa之内的注浆压力，确保喷层不会出现开的情况；以及控制大概3.0m的注浆扩散半径，并且控制3.0t的每米硐室注浆量。
　　4.4 强化全断面复注支护
　　强化全断面复注支护借助高压深孔渗透注浆，也就是在加固低压浅孔注浆支护，相应厚度的加固圈形成，将深孔加以布置，实施高压注浆进行加固，这一是能够使得加固注浆的氛围扩大，二是高压注浆能够使得浆液的渗透性提高，从而提高加固注浆的质量，并且不会使得喷网层损坏或变形，且能够对低压浅孔加固注浆发挥补强的效果，进而大大地改善注浆加固体的承受能力。
　　5 加固效果分析
　　加固结束后2个月内对泵房变形进行监测，内容包括巷道两帮收敛值、巷道顶底板变形值以及安装在巷道顶板离层仪数值变化以及两帮监测位移的多点位移计数值变化。巷道两帮收敛监测值个别点累计变化值见下图。
　　图4 泵房两帮巷道收敛累计值
　　通过图4可以看出，在累计监测的60天内，巷道两帮收敛累计值控制在5mm内，其他检测点累计值与该点相近。观测结果表明，在巷道进行了锚杆锚索及二次加固注浆之后，已经很好的控制了围岩变形，巷道内部裂隙围岩在注浆加固及锚索锚固作用下形成了较好的承载系统，保证了巷道的正常使用。
　　参考文献：
　　[1] 钱鸣高，刘昕成.矿山压力及其控制（修订本）[M].北京：煤炭工业出版社，1991.
　　[2] 陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.
　　[3] 王建树，黄炳香，魏民涛.极软突出厚煤层大采高综采片帮冒顶防治技术[J].煤炭科学技术，2007（11）.
　　[4] 罗文. 灌注玛丽散罗克休处理综采工作面特大冒顶事故技术应用 [J]. 煤炭工程，2008（12）.
　　作者简介：祁雨鹏（1985-），男，山西晋城人，本科。