瓦斯抽采巷道破碎顶板条件下壁后注浆技术应用与研究

瓦斯抽采巷道破碎顶板条件下壁后注浆技术应用与研究

陈龙

洛阳义安矿业有限公司 河南 新安 471800

摘要：我单位为煤与瓦斯突出矿井，设计在煤层底板施工瓦斯抽采巷道简称底抽巷，底抽巷采用均锚网索支护，底抽巷与二1煤底板间距8m较近且局部顶板破碎，受自身围岩裂隙影响及打钻及水力冲孔影响，巷道顶帮容易产生裂隙造成钻孔瓦斯抽采浓度低且顶板网兜离层，传统锚网索或锚网索仍无法满足支护及瓦斯抽采需要，通过对地质情况进行充分了解，采用锚网索+喷浆+壁后注浆，使松动的岩体产生粘结固化作用，显著改善围岩受力状态，同时减少二次翻修甚至二次套棚加固，提高瓦斯抽采效果。

关键词：底抽巷 锚网索 喷浆 壁后注浆 架棚 支护

1 概述

11070中间底抽巷位于11070工作面中部，设计长度1133.4m。由于底抽巷掘进后需保留至回采临近，受自身围岩裂隙影响及打钻及水力冲孔影响，巷道顶帮容易产生裂隙造成钻孔瓦斯抽采浓度低且顶板网兜离层，为延长底抽巷服务时间长，提升瓦斯抽采效果，亟待解决支护难题。

巷道地质概况：该巷道布置于煤层底板，巷道断面内顶部为一₈煤线，厚度0.2m左右；巷道掘进断面内为泥岩，平均厚度4m，岩性系数4-6，局部巷道底板为硅质泥岩（俗称铁锂石）厚度为4.5m。顶板为砂质泥岩，黑色，块状，砂泥质构造，具滑面，性脆易冒落。

2 修护前巷道支护情况：

修护前巷道采用锚网索一次成巷，矩形断面，规格：宽5400mm，高3700mm，S掘=20㎡。顶部锚网：顶部采用φ22×2400mm等强锚杆支护，锚杆规格为φ22×2400mm左旋锚杆，每根配一卷K2340和一卷Z2350型树脂锚固剂，顶部锚杆间排距800×900mm，每排7根，帮部锚杆间排距900×900mm，每排8根，全断面铺设钢筋网，规格2000×1000mm；钢筋网搭接长度100mm，每隔200mm用12#铁丝捆扎。锚索按照3/2/3进行布置（一排打3根，一排打2根），间排距1800×2700mm，锚索型号φ18.9×6500mm，锚索托盘为300×300mm的36u型钢托盘，每根锚索配两卷K2340和两卷Z2350型树脂锚固剂进行锚固。

3 锚网索+喷浆+壁后注浆应用与研究

正常采用综掘掘进，支护参数不变，待巷道开掘的围岩应力重新分配后，滞后正头20-30m打设壁后注浆孔；注浆孔打设完毕后，插入自制加工注浆管，然后封闭孔口段，之后对巷道进行喷浆，喷厚80mm-100mm，喷浆结束后待洒水养护1天左右，再进行壁后注浆。

3.1初喷：为发挥锚网索主动支护的优点、喷浆前再次对巷道内锚杆、锚索重新上紧或涨拉，确保锚杆扭矩保证不低于300N·m，锚杆锚固力100KN，锚索锚索涨拉力200KN。确认锚杆锚索安装牢固，并洒水冲尘后再进行初喷，喷浆要保证无裂缝。

3.2成孔：采用KMQT-130/3.2型单体风动锚杆机采用B22型中空钎杆和30mm钻头打孔，帮部采用YT28风钻配合B22型中空钎杆和30mm风钻头打孔。按照注浆孔肩窝及顶部φ32*5000mm，帮部φ32*3000mm，一排打设5根，注浆孔间排距1800*2700mm。

3.3埋设注浆管：套管采用6m长4分无缝钢管加工，截割为2m长，中间每隔500mm加工十字形孔洞确保注浆，然后端头过丝确保能够与10mm接箍及注浆管路连接。顶帮分别埋设4000mm（两根2m注浆管通过10mm接箍连接），2000mm注浆管。孔口采用破布配合锚固剂、膨胀水泥进行临时封堵。

3.4复喷：混凝土强度C20，喷厚50mm，复喷要保证无裂缝，复喷前对孔口管使用塑料袋封堵避免水泥硬化孔口无法注浆。

3.5注浆：采用ZBQ-8/7型注浆泵，额定注浆压力能够达到7Mpa，采用水泥+AKML-70型注浆添加剂，水泥与添加剂比例为1:8-1:10左右。水灰比1:2.5。

4 项目效益对比测算

4.1 若采用顶部锚网索+36U棚+喷浆支护巷道

架棚每百米使用36U型棚143棚（按棚距700mm），按照每棚4150元（含卡缆连板、背设材料等）需要投入费用59.35万元。另外人工架棚143棚，每棚5工、每工180元，计12.87万元，材料及人工共计72.22万。

4.2 锚网索+喷浆+壁后注浆支护巷道

注浆加固每百米材料费用约19.8万元（含设备折旧费），打注浆钻孔及注浆人工，每米3工,每工180元，计10.8万，材料及人工共计30.6万元。

4.3 优点：

（1）对比架棚巷道于锚网索+锚注+喷浆联合支护72.22-30.6=41.62万元,材料费及人工节省41.62万元。

（2）减少职工劳动强度：U型钢笨重，装卸需较多人工辅助操作。

（3）锚网索+喷浆+壁后注浆充分利用原有巷道的主动支护方式，不再扩刷不对原有支护进行破坏，进行喷浆加固后，再对四周孔洞裂隙进行充填，有效提升围岩的整体性，提升瓦斯抽采效果。

5 近煤层破碎顶板壁后注浆支护技术应用与研究：

与单纯采用锚杆支护相比，由于锚网索+喷浆+壁后注浆支护既利用原掘进锚杆、锚索主动支护，又通过喷浆减少应力集中及巷道风化，又通过注浆加固了围岩。在经过3个月观测尤其是施工瓦斯抽采钻孔后，钻孔已经对围岩造成剪切破坏时，相比单纯锚网支护能有效减少巷道变形，而且抽采效果显著提升20％左右，提高了经济效益。

参考文献

[1]刘建胜.煤巷巷道掘进施工及支护技术分析[J].煤矿现代化，2016，（3）

[2]陈大广，掘锚一体化巷道支护参数分析与工序优化[J].煤矿安全，2017，（10）

[3]史更新，近煤层软弱岩层巷道支护技术[J].煤炭科技，2013，（97）

作者简介：陈龙（1993.01--），男，汉族，河南义马人，本科学历，毕业于中国矿业大学，助理工程师