陈 巍

（潞安化工集团慈林山煤业有限公司李村煤矿，山西 长治 046600）

由于在过断层进行作业的过程中，会遇到应力的作用造成巷道周围的应力分布不均匀现象出现，严重时会导致巷道围岩损伤毁坏的情况，从而使得顶板破碎下沉，进一步造成巷道不能够按照预定的方案成型，在进行作业时会出现效率低的现象，相关的作业变得复杂烦琐。针对巷道周围存在不均匀应力分布的情况下，传统的方式是通过注浆使巷道的成型过程变得坚固。然而，在实际的应用过程中能够发现，采用单一的注浆方式或者是锚杆支护并不能够对围岩进行有效的控制，甚至还会出现顶板破坏的现象。本文将通过对二采区胶带巷进行分析研究，对F1 过断层应力区采用针对性的注浆锚杆支护的方式进行。

研究发现，潞安化工集团二采区胶带巷的北部和南部都还没有进行开发，通过地形调查，东部和矿井运输大巷连接，在西部和矿界相接。进行调查的煤层为3 号煤层，该煤层的总厚度为4.4～4.8 m 的范围内。对煤层研究发现煤层的结构比较复杂，且厚度变化不稳定。

二采区胶带巷进行作业的过程中通常采用的是综合机械化掘进的方式，在整个设计的长度能够达到954 m，沿3 号煤层底板进行作业。对巷道进行相关参数的调查发现，该巷道呈矩形巷道，掘宽和掘高分别为5.0 m 和4.0 m，掘进断面的面积为18.2 m2。在进行掘进的过程中，在大巷口向里距离867 m 的位置处，将会出现落差1.7 m 的F1 正断层。在这种情况下，在断层处的会呈现分布比较松散的煤层现象，在这种情况下，会造成一定的负面影响[1-2]。如表1 所示为详细的断层参数。

表1 F1 断层参数情况

二采区胶带巷掘进到达860 m 的位置时会受到F1 断层的限制，这是巷道围岩将会出现较为严重的变形现象，造成了原来巷道顶板支护不牢靠的问题，从而没有办法对断层影响区进行控制。

2.1 原巷道支护设计

二采区胶带巷是通过锚杆+钢带+单锚索结合进行，顶板锚杆长为2 m，每排设定6 根，且6 根的直径和排距分别为22 mm 和1 m，需要在锚杆外漏的部分增加有5 m 长的“W”型钢带；
对单锚索进行间距3 m 的布置方式，并且通过研究调查，每排需要布置3根较为合理，长度6 m、直径17.8 m。

2.2 原支护主要存在的问题

1）支护锚固现象不明显。在二采区进行作业时通过分析后，选用3 号煤层，厚为4.6 m，作业的高度为3.5 m，作业方向为沿着煤层底板，预留顶煤的厚度为1.1 m。对3 号煤层具有的特点是稳定性较差，因为在这种情况下会出现F1 断层带来的负面影响，这就导致了顶煤煤体会出现不可预期的结果，严重的情况下会产生内裂隙，一般而言，因为锚杆通常是在媒体内进行作业，从而造成了锚固后的现象与预期相差很远[3-4]。

2）扰动破坏严重。当开始锚杆钻孔作业时，由于钻具会对煤壁产生较大的负面影响，造成了钻孔壁和周围的煤岩体出现严重的破裂现象，这就直接导致了锚杆支护的结果和预期的结果相差非常大。

为了确保在进行作业的过程中，可以实现增强在应力区顶板长期的稳定支撑作用，避免出现过去使用的锚杆所出现的问题，在这种情况下，需要进行深入分析和调查后应该去报能够对巷道原顶板进行相关的优化处理工作，效果最明显的方案是通过注浆锚杆进行支护。

3.1 注浆锚杆支护原理

在采用注浆锚杆进行支护的方案过程中，对锚杆的选择也是有一定的要求，通常采用中空型的锚杆进行作业。起初将对破碎顶板通过锚杆的方式进行锚注工作任务，其次进行注浆作业。锚杆在整个注浆作业中，通常情况下，注浆液也能够起到孔壁和锚杆黏接的效果，从而达到锚杆全长锚固的目的。如图1 所示，为注浆锚杆支护的相关示意图。

图1 注浆锚杆支护断面、剖面示意图（单位：mm）

3.2 支护设备

1）注浆锚杆。二采区胶带巷破碎顶板使用的锚杆是中空注浆型的，锚杆3.5 m 长，直径为30 mm，中空注浆孔的直径为12 mm。在锚杆一端的位置向里0.5 m处进行注浆射孔的布置，孔的直径选为10 mm，孔之间的间距选为0.5 m。

2）注浆材料。在进行注浆的过程中，注浆液由水玻璃和水泥浆混合形成，其中在水泥浆的水灰比为0.8∶1。保证水泥浆在凝固状态后有较强的牢固性，在水泥浆中加入XPM添加剂，占水泥总量的10%。选用的水玻璃浓度为50 波美度，水玻璃和水泥浆之间的比值为0.5∶1[5-6]。

3.3 支护工序

1）当巷道作业至860 m 的位置时，起初时通过液压钻机的形式在顶板的位置处布置支护钻孔，孔深3.5 m，孔与孔之间的距离为1.2 m，每排之间的距离为1.1 m，孔直径30 mm。

2）在支护钻孔作业后，在钻孔内进行锚注注浆锚杆操作。选用的锚杆为一根长一根短的锚固剂进行锚固，锚固长为0.95 m。

3）注浆锚杆作业后，需要在锚杆内添加一根2 m的软管，主要的作用是便于注浆，软管的直径为8 mm。此外，需要在锚杆的末端位置进行相应的设置，通常采用止浆塞进行布置，选用2ZBQ 气动注浆泵连接，开始注浆作业时，需要将压力控制在2.0 MPa。当注浆工作完成以后，对锚杆外露端需要装有钢带，选用的钢带为“JW”。

3.4 注浆锚杆支护优点

1）支护工艺简单。与传统注浆施工相比，简化了注浆工序，缩短了支护时间。和过去使用的架棚比较，采用注浆锚杆支护的方式比较简单可靠，其需要的工作强度较低。

2）支护效果好。和过去采用的单锚杆进行比较，采用注浆锚杆支护的方式能够满足锚杆支护和注浆支护在同一时间内进行的效果，支护效果显著，有效地减小了支护失效的现象。

3）避免扰动破坏作用。通过采用注浆锚杆支护方法以后，和传统的支护设计比较，可以明显减小钻孔数量的布置，大大缩短了因为钻孔所耗费的时间，提高了工作效率。

3.5 支护效果分析

二采区胶带巷进行注浆锚杆支护作业后，需要在应力区间隔15 m 左右的位置处安装离层仪，且需要安排相应的员工进行观测，同时在858 m 的位置处顶板也需要布置一个离层仪进行比较。在20 d 后得出结果：采用顶板施工注浆锚杆支护9 d 之前，因为注入的浆液未能够完全凝固，导致出现没有胶合的现象，顶板产生塑性变形，中部位置处有明显下沉现象，如图2 所示。

图2 注浆锚杆支护后应力区围岩变形曲线

目前，注浆锚杆支护方案的应用得到了广泛的关注和支持，能够在煤矿中得到推广，采用该支护方式能够在锚注时对围岩进行填充加固，满足了锚杆全长锚固的目的，并且实现了对破碎围岩变形起到明显的支护效果，面对较大变形的采掘作业中也能够达到很好的效果。

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