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东庞矿水淹巷道围岩加固技术研究 围岩性质和道路开挖后的围岩状态是道路稳定的重要因素。由开挖造成的围岩高应力中的相当一部分,可由围岩本身承担。但是处于构造破碎带、断层发育区域的巷道,因围岩整体性被破坏而丧失强度,它不仅不能成为巷道的稳定因素,反而会成为支护的荷载。东庞矿2606下工作面运输巷,由于长时间受水浸蚀、冲刷,巷道揭露断层边缘地带发生严重的、大面积的片帮和冒顶现象,冒落高度大都在20 m以上,严重影响了矿井恢复生产。因此,解决水淹巷道顶板冒顶问题成了东庞矿被水淹后恢复矿井生产的重中之重。东庞矿借鉴国内外处理冒落区的先进经验,结合具体地质条件,在2606下综采工作面运输巷成功解决了上述问题。 1 巷道围岩结构及冒落高度分析 东庞矿2606下工作面位于2600采区的右侧,区域内2号煤的厚度约4.4 m,直接顶为厚3.5 m的深灰色粉砂岩,基本顶为浅灰色的细砂岩,厚度约6.5 m;底板为粉砂岩、细砂岩炭质泥岩互层,累积厚度约3.8 m。2号煤以上约20 m处为厚0.3 m左右的1号煤。 该工作面运输巷外侧有一条落差4.4 m 的北f101断层与运输巷走向基本一致,在运输巷F18测点附近,其断层煤交线与巷道重叠30 m后摆出,受断层影响,此段巷道顶板极其破碎,掘进期间采用了加强型的锚梁网支护措施。同时在工作面运输巷转载机处也有2条小断层,f53小断层落差4.4 m,f52小断层落差2.5 m,走向基本上与运输巷正交,回采时加强了超前支护。 受水淹浸泡的影响,F18测点处和转载机处断层破碎带均发生了冒顶,F18测点处冒顶段长为35 m,冒落高度最高达20 m左右,采用木垛、木棚加单体的支护方式处理了冒顶边缘向里的6 m,但随着进入冒落中心区,冒顶范围及高度逐渐扩大,采用普通方法已无法处理,且施工人员的安全无法得到保证。转载机处的冒落长度大约为30 m,冒落物已经将工作面的下隅角堵严,据该面柱状图及岩性分析,此处1号煤已冒落下来,冒落高度应在20 m以上。冒顶区域平面图如图1所示。 2 分析和处理错误原因 2.1 原因分析 经过对2606下综采工作面运输巷高冒区的地质条件及支护方式进行综合分析,巷道冒顶的主要原因有2个方面。 1 组合梁的预紧力 该处巷道受断裂构造影响,顶板岩石破碎,锚杆锚固范围内岩石形成不了组合梁,锚索生根不牢,也起不到悬吊作用,即便施工时,预紧力达到要求也是暂时和瞬间的,经过一段时间,预紧力自行降低。冒顶后可以发现锚杆、锚索的锚固端均在冒落高度以下,足以证明上述说法。 2 围岩水无孔不入,强度大,强度大,可减少储层变形传播 长时间受水浸蚀使岩石软化和膨胀,围岩变形急剧增大,同时水无孔不入,可轻易进入破坏岩层的细小裂隙中,进一步软化围岩,使其强度大幅度降低,造成恶性循环。 2.2 联合支护方案 针对上述情况,为确保安全清渣和巷道安全整修,确定冒顶区域治理技术路线为:充填空洞、控顶、固帮,即采用化学复合注浆与锚梁网喷的联合支护方案,利用浆液来充填冒落的空洞和固结被破坏了的围岩,提高围岩体强度,充分发挥岩体的承载能力,使矿压均匀地传递,确保向前整修巷道时不再溜渣,能在棚梁支护的基础上实施锚网梁支护,如图2所示。 2.3 特种注浆管的制作 采用进口注浆材料马丽散进行注浆,该浆液流动性好、配比易调,具有足够的稳定性;该浆液结石率高,与煤岩具有良好的粘附性,且浆液的粘石体最终强度高,能承受随后的采动影响。 注浆设备为多功能风动压注泵,工作供气压力2~7 MPa,耗气量2 m3/min,压力比1∶27,注马丽散使用2个大工作缸,树脂与催化剂的体积比为1∶1;注罗克休再增用一个小排量缸,树脂与催化剂的体积比为4∶1,注浆管路用直径为10 mm的高压胶管连接。 采用直径25 mm、壁厚4 mm的无缝钢管制作注浆管,每节长1.2 m,因巷道过于松散,注浆管安装有困难,所以制作的特种注浆管每节管两端带扣,中间设有连接头,首节管顶部装设?28 mm钻头,成孔后,用锚杆机将注浆管送入孔内。为使浆液分布均匀,注浆管分为浅孔管、中孔管和深孔管3种,2节总长2.4 m的浅孔管,3节总长3.6 m的中孔管,4节总长4.8 m的深孔管。首次顺巷道在顶板、下帮位置向冒落处打浅、中、深孔各4个,冒落较轻处打巷道横向孔10个,深度依据冒落程度而定。施工时,采用“四六”作业制,注浆顺序为先注罗克休高位充填孔,再注加固层孔,最后注帮孔,由上向下按顺序完成。 3 顶板处理和施工 3.1 顶板冒落区注浆加固方案 经现场实际探查,F18测点处的冒顶段长35 m,严重冒落处于巷道的顶板和下帮,上帮基本没有冒落,虽然没有完全冒落堵塞,但所剩空间只容1人弯腰穿行。整修过的6 m段长范围内,巷道冒高在6 m以上,采用“井”字木垛支护接顶,另外29 m均为松散的活碴顶板,