构造破碎带中煤层巷道支护技术研究

　总第２１０期构造破碎带中煤层巷道支护技术研究

程国强

（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西寿阳　０４５４０１）

摘　要：煤矿开采中，煤层受到地质环境变化的影响产生了破碎带，这些破碎带在地质应力的影响下容易出现裂缝、挤压破碎等情况，给煤层巷道造成了严重的安全威胁。针对破碎带的问题，需要采取专业化的支护技术，以提升煤层巷道的安全性。由于煤层巷道地质条件特殊，采取单纯的锚杆支护方式，难以将巷道周围破碎的围岩支护起来。文章针对煤层破碎带中的巷道支护技术进行了研究。关键词：构造破碎带；煤层巷道；支护技术

中图分类号：ＴＤ３５３　　　文献标识码：Ｂ　　　文章编号：１００５２７９８（２０１７）０２００７３０２???

　　我国很多煤矿的巷道需要穿过破碎的地质结构进行维护。构造破碎带中煤矿巷道的支护，可以结合现代注浆理论工程实践，将锚杆支护技术与注浆技术相结合，强化围岩强度。在实际的支护施工中，通过注浆的方式能够有效地改善巷道围岩力学参数，提升煤矿围岩的整体性能。对煤层巷道的支护技术进行研究，能够一改传统单一化的锚杆支护模式弊端，拓宽注浆锚杆支护技术的应用范围。

０．８～１．５倍。在这样的应力作用下，会导致构造应力不稳定。煤层在水平应力的影响下，将会出现滑

面效应，导致结构中的煤帮移近。而存在应力则不会产生滑面效应，也不会导致煤层内出现移动。１．３　巷道底板稳定性差

在煤层巷道中应用锚杆支护方式，应力结构对支护安全性产生一定的影响外，巷道底板对于锚杆支护的稳定性也产生着一定的影响。对巷道底板稳定性进行分析时，很容易发现很多煤矿巷道底板的稳定性都比较差。基于此，会导致锚杆支护环节中产生晃动。严重时将会导致顶板下沉、两帮内

２］挤［。

１　当前煤层巷道支护方式存在的问题

对某煤矿巷道情况分析得出现场支护方式总体

上能够适应围岩应力变化的结论，现行的锚杆支护方式是可取的。但是该种基于锚杆支护的方式并不完美，在煤层局部地段出现了变形较大，锚杆、锚索拉断的情况。主要的原因有：１．１　上层围岩压力

在锚杆支护中，煤层上层围岩对于巷道支护的压力比较大。当上层围岩的压力增加时，将会对传统的单一化锚杆支护方式带来巨大的安全威胁。当巷道开挖之后，煤层的原岩应力将会实现重新分布，并且在巷道围岩内部出现应力集中的情况。当上层岩层的压力逐渐增大时，导致巷道锚杆支护结构荷载变大。在支护结构难以承受住荷载的作用时，会

１］出现巷道围岩变形，对支护结构造成破坏［。１．２　构造应力的影响

２　破碎带注浆补强理论基础

将注浆补强技术与单一化巷道锚杆支护技术相

互结合，能够有效提升破碎带中煤层巷道支护的稳定性。对破碎带注浆补强的理论进行分析，处于构造破碎带的巷道节理裂隙发育，巷道将会难以支护，那么采用围岩壁内注浆技术，从围岩力学性能、围岩变形控制方面的效果比较好。破碎带中煤层巷道支护机理包括：能够①在锚杆支护的基础上进行注浆，借助空间闭合原理，阻止围岩节理、裂缝发育，有效提升围岩强度；②注浆方式使得锚杆支护方式转变为全长锚固锚杆形式，能够从整体实现梁和拱的组合。

构造应力以水平应力为主，对巷道稳定性的影响比较大。当构造应力作用下的煤层顶底板岩层间发生剪切性破坏时，巷道支护体系也容易出现搓动、松动而膨胀等情况。在多数情况下，水平应力对于结构的影响与竖直应力的影响相比，是竖直应力的

３　煤层巷道锚注方式以及参数的确定

以某采煤区巷道锚注为例进行分析，１６号煤区

的东南部为井田边界，北部两个采区相邻。从采煤区的地表特征上分析，地表位于东山以北，多有基岩

收稿日期：２０１６１２０１??

作者简介：程国强（１９８７－），男，山西太谷人，助理工程师，从事煤矿安全生产技术工作。

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２０１７年２月　　　　　　　　　　　程国强：构造破碎带中煤层巷道支护技术研究　　　　　　　　　　　第２６卷第２期

出露，并且伴有少量的黄土覆盖。地表上的切割比较深，采煤区内盖山的厚度能够达到２２０ｍ，并且煤层的相对厚度在７ｍ以上。

３．１　注浆材料的规格

将锚注方式应用到破碎带煤层巷道支护中，选用注浆＋锚杆支护方式。该种支护方式对注浆的材料规格要求比较高。在单液水泥类浆液中添加一定的附加剂，并且用水调剂为浆液，在材料调节环节中需要注重水泥的配比与粘度。在不同的水灰比之下，水泥的粘度不同。其中的水灰比在０．６时，其粘度为１３３．５ｓ，当水泥水灰比为１．０时，水泥的粘树脂锚固剂固定住，将双速卷固定在锚杆孔的底端；

首先③在锚杆支护环节中采取循环式的施工方式，

需要进行临时性支护，铺设顶网，然后打顶板中间的锚杆孔，装上树脂药卷，安装好中间顶板锚杆。最后用锚杆机搅拌树脂卷水，时间可以确定为３０ｓ左

４］右，安装拧紧螺母，打帮锚杆孔［。

３．４　施工锚索

在巷道顶板处进行小直径的锚索施工，在该施工中要求锚索长度长于钻孔深度２００ｍｍ。在每孔处用１卷Ｓ２３６０型和３卷Ｚ２３６０型树脂锚固剂进行固定。实际的锚索安装环节，需要注意很多问题：①度为１９．４ｓ，水泥水灰比为２．０时，水泥粘度为１６．３３ｓ（注：ｓ为的水泥粘度强度单位）。从以上数据中能够发现，水泥水灰比越大时，其粘度将会降低。

在水灰比的确定之后，需要对巷道围岩可注性进行分析：一般情况下，围岩裂隙发育程度和宽度提升之后，需要根据工程的实际经验确定注入张开度。特别注意的是，我国水泥类浆液只能注入张开度大于０．２ｍｍ的裂隙中，并且在该尺寸的围岩结构中，

围岩的可注性比较好［３］

。３．２　注浆压力确定灌浆设计环节中，需要注意两方面的内容：第一，注意灌浆环节中不能出现浆力劈裂的情况。浆力劈裂对于注浆的影响比较大。一旦在注浆环节中出现，需要采取间歇性灌浆的方式。间歇性注浆能够对注浆劈裂的情况进行修补，避免逐渐环节中出现比较大的经济损失以及材料的浪费；第二，将灌浆压力提升，该种方式能够提升灌浆工作效率。注浆压力的确定需要根据水灰比来确定。并且注浆压力的变化与水灰比之间存在着一定的关系，在注浆压力增加的情况下，３～５ＭＰａ时，注浆的扩散半径增长幅度不高。注浆压力在１～３ＭＰａ之间时，浆液扩散半径增加迅速。一般我国的煤矿工程中，渗透注浆压力为１～３ＭＰａ，劈裂注浆压力为２～５ＭＰａ。３．３　施工锚杆注浆方式及注浆压力确定之后，需要进行锚杆固定。①锚杆孔深度确定。锚杆孔的深度不能与锚杆同样长，锚杆孔可以比锚杆实际长度短一些，如可

以短１ｍｍ；②锚杆孔确定。在每个锚杆孔上用２卷

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树脂卷的固定。安装锚索环节中，需要将Ｓ型的树脂卷放在孔底，Ｚ型的树脂卷放置方式与Ｓ型的不同，采取一次向外的方式；②将锚固卷放在孔内之后，由两人用锚索将药卷推送至孔底段，并且上好锚索安装器；③当锚索钻机在低速的环境下进行转动时，需要以均力将锚索向里推；第四，在锚杆外露１．５ｍ左右时，需要以较快的速度转动锚杆。在保障锚杆钻机向上推１～２ｍｉｎ之后，可以将锚索安装器取下来。

４　结　语

锚杆支护方式在巷道支护中并不完美，容易在煤层局部地段出现变形，锚杆、锚索拉断的情况。文章介绍了在实际施工中构造破碎带中煤层巷道的锚注方式及参数的确定，注浆材料规格的选择，及锚杆与锚索的施工方法。参考文献：

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太原：太原理工大学，２０１５．

［责任编辑：王伟瑾］