摘 要 屯兰煤矿南翼3条开拓巷道布置在富含蒙脱石矿物的膨胀性岩层中，又受溶岩陷落柱的影响，致使巷道破坏严重。分析了巷道破坏原因，并采取了围岩注浆封水及锚喷网复合支护加固等综合措施，控制了巷道变形。
关键词 膨胀性岩层 巷道破坏 陷落柱 注浆堵水 治理
古交矿区屯兰煤矿是设计年产4Mt的特大型矿井，采用中央斜井、立井与分区通风的开拓方式，分+750m和+650m两个水平开采，在+794m设辅助生产水平，井下开拓巷道以井底车场为中心向东西南北各翼呈辐射状布置。南翼开拓巷道围岩为膨胀性岩层，又穿过陷落柱。施工时由于对岩性认识不足，巷道破坏严重，虽几经修复，但对围岩压力及巷道断面变形仍难以控制。最后采取了围岩注浆结合锚喷网复合支护加固等综合措施，才使巷道变形得到控制。
1 工程概况
南翼开拓巷道布置3条：轨道巷、胶带机巷及回风巷。南翼轨道巷开口于+750m水平井底车场，全长1 126m，3‰上坡，断面16.7m2；南翼胶带机巷开口于+794m水平井底煤仓上口，全长1 178m，3°下坡，断面13.2m2；南翼回风巷上口接井下火药库总回风道，通向梁庄回风立井，全长2 549m，沿2号煤层施工，断面为13.8m2。3条巷道都采用锚喷支护。在平面位置上，这3条巷道平行，轨道巷距胶带机巷30m，胶带机巷距回风巷25m；在空间上，这3条巷道立体交叉，还有6条顺槽和两个变电所在上面横跨这3条巷道，见附图。
南翼3条巷道布置在二叠系山西组煤系地层中。山西组地层厚度在36.1～50.9m之间，岩性为灰黑色砂岩及灰色泥质岩互层，含1～4号、01～03号煤层。灰色泥岩中富含蒙脱石矿物，水稳定性差，蠕变性强，层节理发育，亲水性强，遇水膨胀泥化。共有5层膨胀性泥岩，累计厚度5.2m。地层走向NW30～50°，倾向SW，倾角2～5°。
附图 南翼巷道布置
1—井底车场；2—副立井；3—+750m中央轨道大巷；4—副斜井；5—主斜井；
6—南翼轨道巷；7—南翼胶带机巷；8—南翼回风巷；9—进风斜巷；10—中208顺槽；
11—西翼轨道巷；12—井底煤仓；13—火药库；14—中201顺槽；15—采区变电所；16—溜煤眼
2 南翼巷道施工及破坏状况
轨道巷于1992年7月首先开始施工，1993年6月施工到822m处遇到溶岩陷落柱，轨道巷穿过陷落柱长度为42.5m。这个陷落柱波及到地表，有淋水。7月发现从工作面向后65m范围内巷道顶板来压开裂，立即进行锚喷加固处理。到1993年8月中旬，又发现后面巷道从721m处顶板开裂，裂缝发展很快，到9月底破坏段发展到640～822m段，182m巷道连续破坏。从破坏部位来看，首先发现顶板破坏，接着两墙，最后底臌，水沟破坏；从破坏程度来看，轻的混凝土喷层开裂、掉皮，重的冒顶片帮，最大冒落高度1.2m，顶板破坏严重。前面巷道无法施工，被迫修复。巷道修复采用锚喷支护，于当年11月底修复完毕。1994年元月上旬，发现修复过的巷道又开始顶板下沉、开裂，底臌，并向巷道两端扩展。到1994年5月，破坏发展到550～822m段(272m)，顶板最大下沉量达到120mm，顶板连续开裂，混凝土喷层脱落，锚杆托板压碎，局部顶板的岩石冒落高度达到1.7m，局部底板上臌量达450mm，两帮也有不同程度的变形破坏。到1994年8月变形基本稳定。局部破坏岩层表面呈灰白色泥浆状，粒度很细。
南翼胶带机巷于1992年8月施工，虽没有直接穿过陷落柱，但也受其影响。巷道在618～795m内出现破坏，顶板下沉量为30～100mm，也有局部冒顶和底臌现象。1993年12月修复后，又出现局部破坏现象。
南翼回风巷变形量较小，在128m内顶帮有不连续的混凝土喷层开裂、掉皮，底板也有轻微臌起。
3 破坏原因分析
(1)膨胀性泥岩中富含蒙脱石矿物。膨胀量的大小，取决于岩石中蒙脱石矿物的含量，含量越高，膨胀量越大。经岩石取样化验分析，泥岩中含蒙脱石矿物成分高达28.7%，膨胀性强。
(2)水文地质条件复杂。轨道巷穿过42.5m长的陷落柱，而且陷落柱一直波及到地表，与地表形成水力联系。地层倾角2～5°，陷落柱切割巷道上覆诸地层，并在四周形成牵引裂隙，影响到皮带巷及回风巷。巷道上覆岩层裂隙水及地表水通过陷落柱周围裂隙，经地层节理向已开挖的巷道中渗透。同时，在上覆地层巷道施工时，巷道底板及水沟内的水通过地层裂隙向下伏地层渗透。膨胀性泥岩遇水后向薄弱方向膨胀。由于轨道巷为水平巷道，地层倾角2～5°，巷道穿过膨胀岩层的距离长，所以巷道破坏段就长；皮带巷及回风巷是斜巷，穿过膨胀层的距离相对较短，所以巷道破坏段就短。回风巷比皮带机巷距陷落柱远，地层受牵引的裂隙程度较小，因此，回风巷又比皮带巷破坏程度小。
(3)施工扰动影响。3条巷道在平面上相互平行，立体上交叉，布置距离较近。3条巷道上部有6条顺槽、2个采区变电所横跨。这3条巷道先后施工，围岩应力几次重新分布。更重要的是施工放炮震动影响，后面巷道施工每次放炮都对周围已施工的巷道围岩产生震动，使巷道支护喷层开裂，已开裂的部位又加剧了破坏。
4 综合治理措施及效果
由于几条巷道施工已相继完成，施工扰动影响基本消除，要想彻底修复巷道，关键在于首先治理好水。由于南翼巷道要服务25a以上，若不彻底治理，按每3a修复一次，要修复8次，巷道总的维修费用太高，而且还影响生产，所以还是一次性彻底修复更为合理。因此，采取了以下综合治理措施。
(1)对陷落柱进行地面注浆，充填孔隙及牵引裂隙，封堵水力通路。在陷落柱内布置6个孔，孔径φ125mm，终孔位置在巷道上部6m处。考虑到陷落柱内充填岩块不密实，一次打孔上行注浆困难，故采用分次打孔分次注浆的下行注浆法，一次注浆段高8m。后打的孔取岩芯，检查前孔注浆效果。使用水泥-水玻璃双液浆，共注浆液8 260m
3。
(2)对破坏段巷道采用锚喷网复合支护修复。首先对破坏巷道的破坏部位进行清理，找尽顶帮活石浮矸，接着喷射1层30～50mm厚的混凝土，再打锚杆、挂金属网，最后复喷混凝土达120mm厚。金属网采用8号铁丝网，规格为4 000mm×800mm，网目50mm×50mm，压茬100mm。锚杆选用φ14mm×1 800mm金属锚杆，间排距为600mm×600mm，五花形布置，快硬水泥药卷端头锚固后再注水泥砂浆，达到全长锚
固。
(3)巷道壁后注浆。在破坏段巷道内进行修复加固以后，利用超声波探测仪探测巷道围岩松动破碎程度，然后进行壁后注浆。注浆孔用YTP-26型风钻(φ42mm钻头)打孔，φ25mm注浆管，孔深根据超声探测情况定，一般在800～1 400mm之间。边打孔边注浆，孔距4m，三花形布置。
(4)巷道水沟全部用混凝土浇筑并铺底，对上面几条巷道底板中的积水全部进行处理，以防止水与岩石直接接触而渗入岩层。
(5)局部底臌的巷道底板开凿释能槽。对释能槽的位置，胶带机巷选在皮带架子基础处，沿巷道横向布置，每3m一个，槽长1 400mm，断面为400mm×500mm；轨道巷选在永久轨道位置上，沿巷道长度方向布置，槽断面为1 200mm×500mm，实际施工时在轨道位置的底板打600mm深的孔进行爆破，将矸石出至标准底板下200mm处，然后垫石子铺轨。
作者简介
王者尧，男，1955年生，高级工程师。1982年毕业于中国矿业学院，现在江苏煤炭基建公司一处工作，曾发表多篇论文。
作者单位:江苏煤炭基建公司第一工程处，沛县，221600)
