郝先鹏

（汾西矿业集团水峪煤矿，山西 孝义 032300）

1 概况

水峪煤矿6115 工作面主要开采11#煤层，煤层厚度为6.04～11.49 m，平均厚度为7.64 m，含0～6层夹矸，煤层倾角为2°～9°，平均倾角6°。煤层顶板为泥岩，底板为泥岩。6115 回风顺槽工程量为1161 m，沿11#煤层顶板进行掘进，巷道断面为矩形，宽度4.5 m，高度3.0 m。

2 支护方式分析

水峪煤矿6115 回风顺槽采用锚杆、锚索、六边形金属网、钢带联合支护。支护方式：顶板锚杆Φ22 mm×2200 mm 的螺纹钢锚杆，间距1000 mm，排距900 mm，每排布置五根，两帮边角锚杆向帮内75°倾斜，其余均垂直于顶板布置，每根锚杆配套使用两支药卷，上部一支为MSCKb2355，下部一支为MSK2355，每排螺纹钢锚杆配合使用一片WD300/4.5-4200 mm 的钢带，每根螺纹钢锚杆配套规格为150 mm×150 mm×10 mm 的拱形高强度托盘，球形垫圈配减磨垫圈叠加安装，锚杆预紧力矩≥300 N·m，锚固力≥190 kN。

两帮锚杆采用Φ22 mm×2200 mm 的螺纹钢锚杆，间距1000 mm，排距900 mm，两帮每排各布置三根锚杆，每根锚杆配套使用两支MSKb2355 的药卷，每根锚杆配套使用一块400 mm×280 mm 的钢带托板与150 mm×150 mm×10 mm 的拱形高强度托盘，球形垫圈配减磨垫圈叠加安装，锚杆预紧力矩≥300 N·m，锚固力≥190 kN。

顶帮铺设长× 宽=4500（2900） mm×1100 mm 的六边形金属网，网与网对接，网的长度不够或过长时，可视顶帮具体情况适当剪、接，铺好后必须及时联网，采用16#双股铅丝扭接不少于三圈，联网距不大于200 mm。

锚索采用1×19 股高强度低松弛预应力Φ21.8 mm 的钢绞线，长度为7300 mm，每排布置两根锚索，间距2400 mm，排距1800 mm，每根锚索配套使用一块长×宽×厚=300 mm×300 mm×14 mm的拱形高强度铁板与球形垫圈叠加安装，每根锚索配套使用三支药卷，上部一支为MSCKb2355，下部两支为MSK2355，锚索预紧力≥200 kN，锚固力≥36.3 T。

从以往的支护实践来看，单独采用锚杆锚索支护的效果不佳，深部围岩破碎严重，塑性区、破碎区范围很大，蠕变严重，巷道围岩变形少则几百毫米，多达1.0～2.0 m。之前也采用过中空注浆锚杆等复合锚注支护技术，但是整体成本高，效果较差。针对一这情况，设计采用高强度可注浆实心锚杆来对6115 回风顺槽破碎巷道进行支护加固。

3 实心锚杆注浆加固工艺及实施方案

3.1 可注浆实心锚杆及安装工艺

3.1.1 可注浆实心锚杆结构

可注浆实心锚杆结构如图1，主要是由注浆垫板、薄壁钢管、密封管、注浆导管、密封圈、杆体、限位挡环、锚具、锚杆孔等部件组成，主要是在普通实心锚杆的基础上增加一套辅助注浆封孔机构及锚杆一端设有的限位挡环。可注浆实心锚杆实物如图2。

图1 实心注浆锚杆结构示意图

图2 可注浆实心锚杆实物

3.1.2 可注浆实心锚杆安装工艺

（1）安装定位挡环。锚杆钻孔施工时，保持锚杆外露长度（100±5）mm，距外露端头570 mm位置处安装定位挡环。

（2）定锚杆孔位及施工锚杆孔。根据校延后的中心线及锚杆间排距，用钢尺标定锚杆孔位置；将锚杆钻机移至锚杆孔位下施工锚杆孔。

（3）清孔。将钻孔中存在的石渣、粉尘等进行清理。

（4）装树脂药卷并搅拌。向锚杆孔装入1 支K2550 树脂锚固剂，利用实心锚杆将其推入孔底。将钻机与锚杆螺母连接，用锚杆钻机推进锚杆，至孔中500～800 mm 时开始搅拌。

（5）卸下锚杆螺母，安装注浆盖板+孔口锥形密封圈+金属垫，重新安装锚杆螺母。

（6）紧固锚杆。启动钻机，带动锚杆螺母实现注浆盖板紧固，压缩注浆导管上的橡胶管实现封孔。

（7）安装外接注浆管，进行注浆，实现锚杆注浆加固及全长锚固。

3.2 可注浆实心锚杆注浆工艺施工方案

为预防6115 回风顺槽断层对巷道支护影响，在帮部锚杆中间2 排增设实心注浆锚杆，其间排距为3000 mm×800 mm，并进行注浆加固，解决破碎岩体巷道的支护问题。

3.2.1 注浆准备工作

提前准备好施工作业所需的材料、设备、工器具。帮部注浆材料为KMA—1 型超强矿用无机材料，注浆设备使用一台2ZBQ-50/19 型气动注浆泵、一台JQW-250S 气动搅拌桶、注浆管、封孔器、混合器、高压输料管，打眼使用MQT130 型气动锚杆钻机及配套钻杆和Φ32 mm 钻头。

3.2.2 注浆参数

注浆材料：KMA—1（2）型超强矿用无机材料。

浆液构成：KMA—1（2）型超强矿用无机材料与矿井水搅拌均匀后进行泵送，水灰比0.3:1。

矿井压风0.6～0.8 MPa，注浆压力逐渐升至1.0～3.0 MPa（注浆时需认真观察表面浆液漏跑情况，当明显漏跑浆液时，即使未达到注浆压力，也应立即停止注浆）。

注浆根据浆液的有效扩散，若破碎带裂隙较大，浆液有效扩散性强，可加大间排距；若破碎带裂隙较小，浆液有效扩散性弱，缩小注浆孔间排距，少注浆。

4 效果分析

4.1 巷道变形和压力监测

在6115 回风顺槽设置2 个位移观测站（距离工作面140 m 处和280 m 处）+1 个应力监测点（距离工作面200 m 处），掌握巷道的变形及压力变化情况。监测结果如图3、图4。

图3 巷道变形量监测情况示意图

由图3 可知，6 个月时间内2 个位移观测点顶底板累计最大移近量为95 mm，两帮累计最大移近量为44 mm 左右，巷道变形量小，巷道围岩稳定性较好。由图4 可知，锚杆锚索压力变化值均小于200 kN，在安全范围内。因此，本次6115 回风顺槽的锚注支护效果理想。

图4 巷道锚杆锚索压力变化情况示意图

4.2 钻孔窥视

对6115 工作面回风顺槽侧帮及煤柱进行钻孔窥视，结果表明：0～1 m 范围孔内表面粗糙，煤体破碎严重，破碎体在注浆后粘合孔壁；1.5 m、3.5～4.0 m 范围孔内有注浆浆液痕迹，该段注浆料与煤体融合密实，注浆加固效果显著。

5 结论

为提高6115 回风顺槽破碎巷道的支护效果，在帮部锚杆中间2 排增设实心注浆锚杆。监测结果表明：顶底板和两帮累计最大移近量较小，锚杆锚索压力变化值在安全范围内，结合钻孔窥视结果可以说明，锚注支护效果理想，有效解决了6115 回风顺槽断层对巷道支护的影响。实心锚杆注浆加固技术是一种解决破碎岩体巷道支护问题的较理想方案，安全经济效益显著。