郝明剑

（山西焦煤汾西矿业贺西煤矿， 山西 柳林 033300）

引言

矿井回采巷道掘进过程中会遇到断层、褶曲、陷落柱等地质构造，在地质构造影响带附近煤岩体通常较为破碎[1-2]。巷道掘进过地质构造时常出现底鼓、冒顶及围岩变形量过大等问题[3-5]。底鼓及围岩变形量过大可通过强化围岩支护进行控制，但是冒顶会给作业人员工作安全带来较大威胁。统计资料显示，冒顶事故约占矿井总事故的40%以上、掘进工作面冒顶占矿井冒顶总事故的70%以上[6-7]。因此，确保掘进巷道过地质构造区围岩稳定是矿井安全生产需要重点解决的问题。

注浆是提高破碎围岩稳定性的主要措施，本文以30906 回风巷过断层构造为工程实例，通过注浆不仅可避免顶板冒落，而且有效控制了围岩变形，取得较好应用成果。

1 工程概况

山西某矿30906 综采工作面位于三盘区中部，采面主要回采9 号煤层，煤层厚度4.2 m、倾角5°、埋深平均406 m。9 号煤层赋存较为稳定，为全区可采煤层，煤层顶板以泥岩、细砂岩为主；底板以泥质粉砂岩、粉砂岩为主。三盘区已经回采完毕的30901、30902、30903 等工作面均不同程度揭露了断层、破碎煤岩体带等地质构造，回采巷道围岩变形整体较大。

30906 回风巷设计断面为矩形，宽4 500 mm、高3 100 mm，设计掘进距离1 680 m。巷道采用锚杆+U型钢支护。根据临近采面揭露地质构造情况及已知的地质资料显示，30906 回风巷掘进过程中会揭露多个断层及煤岩体破碎区，给巷道围岩控制带来较大影响。

2 巷道掘进过地质构造加固技术

巷道掘进过地质构造时，可通过减少锚杆、锚索间距强化围岩控制，同时通过增设U 型架棚强化围岩支护。增加围岩支护强度，虽然可降低围岩变形量，但是无法减少围岩裂隙。为了提高围岩整体强度，应采用注浆方式充填围岩裂隙，提高岩体内摩擦角、黏聚力等。30906 回风巷掘进过程中遇到地质构造后，围岩裂隙发育。为确保围岩稳定，需要进行注浆及围岩喷浆，注浆主要集中在顶板、巷帮，通过锚索补强支护；顶板及巷帮均需要喷浆，喷浆层厚度控制在100 mm 以上，通过喷浆降低空气、水等顶板砂质泥岩，弱化影响。通过顶板注浆、巷帮锚索补强方式控制地质构造带影响区内煤岩体，不仅可确保围岩稳定，而且可降低注浆给回采原煤煤质带来的影响。

2.1 顶板注浆加固钻孔布置

在地质构造影响区域巷道顶板上布置三排注浆锚索，两侧注浆锚索与巷帮间距均为0.8 m、均外插65°，中间注浆锚索垂直顶板施工。为确保地质构造影响区内顶板岩层稳定，施工的注浆锚索长度均为8.0 m，注浆孔排距均为2.0 m。为了降低注浆对回采的原煤煤质影响，提出采用锚索对煤壁进行强化支护。具体巷道顶板注浆孔、巷帮锚索布置如图1 所示。

图1 巷道顶板注浆孔、巷帮锚索布置示意图（单位：mm）

2.2 注浆钻孔施工工艺

为避免钻孔注浆过程中出现串孔问题并提高注浆加固效果，顶板注浆加固钻孔使用分步注浆方式。先施工并完成顶板靠近巷帮侧的两个注浆锚索施工，后进行顶板中部注浆锚索施工。

注浆材料选择联邦加固1 号（双液）材料，该加固材料具有结石率高、渗透性强、速凝及早强等特点。通过调整水灰比，可调整胶结强度、胶结时间。注浆材料水灰质量比选择为0.8∶1，浆液混合3 min内即可失去流动性、混合15 min 内可完全固化；胶结8 h 后煤岩体抗压强度、黏结强度即可分别达到12 MPa、2 MPa 以上。

在对顶板进行注浆时，注浆孔封堵长度均为2.0 m以上，注浆压力控制在4 MPa 以内。在注浆过程中应随时观测顶板岩层情况，避免注浆压力过大导致顶板岩体开裂。注浆时注浆量以注浆为准，当钻孔出现较大漏浆或者注浆压力达到上限时，即停止注浆。

3 地质构造带注浆加固效果分析

30906 回风巷掘进至地质构造影响区时，通过顶板注浆及巷帮锚索补强加固、围岩喷浆等方式对围岩变形及顶板软弱、破碎岩体进行加固。注浆加固完成后对巷道顶底板、两帮煤岩体收敛量进行监测。具体围岩变形监测结果如图2 所示。由图2 可知，巷道掘进过地质构造期间巷道变形喷浆层未有明显开裂迹象，同时顶底板、巷帮煤岩体收敛量最大分别为140 mm、37 mm，顶底板收敛以底鼓为主，最大底鼓量达到116 mm。从围岩变形量监测结果看出，掘进巷道在过地质构造期间采用注浆方式加固顶板岩层、锚索补强巷帮支护强度及表层喷浆等方式可有效提升围岩强度，取得较好的围岩控制效果。

图2 围岩变形量监测结果

4 结论

1）30906 回风巷掘进期间会揭露多条断层及煤体破碎带，从而给巷道围岩稳定带来较大威胁。针对断层构造区巷道围岩特征，提出使用注浆、锚索补强及喷浆方式对围岩进行加固。由于巷道围岩裂隙主要分布在顶板上，为此使用注浆对顶板进行补强；通过在巷帮施工锚索对巷帮煤体进行补强，避免注浆给煤体煤质带来影响；在围岩喷浆后，可避免空气、水等对砂质泥岩的软岩弱化影响。

2）依据掘进巷道围岩特点，对顶板注浆加固、巷帮锚索补强加固方案进行设计。现场应用后，巷道掘进过地质构造期间表层喷浆层未出现开裂、围岩变形量均在安全范围内。