杜鵬濤（河南大有能源股份有限公司耿村煤礦，河南 澠池 472400）

耿村煤礦松軟破碎煤巷壁后注漿加固技術研究

杜鵬濤
（河南大有能源股份有限公司耿村煤礦，河南 澠池 472400）

耿村煤礦12240上巷掘進工作面頂?shù)装寮皫筒克绍浧扑?，且穿過多條斷層構造，掘巷期間圍巖變形較嚴重。為控制圍巖變形及改善圍巖承載能力，對巷道圍巖進行混凝土噴層、圍巖注漿結合注漿錨索聯(lián)合支護的壁后注漿加固技術。工程實踐表明，壁后注漿加固技術有效控制圍巖變形，并取得良好經(jīng)濟技術效果。

巷道支護；松軟破碎；注漿；注漿錨索

1　工程地質(zhì)背景

耿村煤礦12240上巷掘進工作面巷道埋深約為500m。12240上巷直接頂為灰黑色泥巖或泥巖、細砂巖互層，厚約30m；巷道底板為炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚約2.3m。12240上巷穿過多條斷層，掘進區(qū)域地質(zhì)構造復雜。設計的巷道斷面為半圓拱形，巷道斷面（圖1）毛寬6000mm。原頂板控制采用“錨桿、錨索、網(wǎng)、鋼帶、混凝土噴層”聯(lián)合支護。其中，選用的錨桿為BHRB335號22×2400 mm左旋無樅筋高強錨桿，樹脂錨固劑為MSK2335型樹脂錨固劑，預應力為70KN。采用的錨索規(guī)格為18.9×6300mm錨索，樹脂錨固劑為5卷MSK2335型樹脂錨固劑，預應力120KN。錨桿間排距900×1000mm，每排12根；錨索間排距1800×2000mm，金屬網(wǎng)孔寬為100mm。

由于巷道頂?shù)装宥酁槟鄮r，巷道兩幫煤層松軟，且巷道穿過多條斷層，掘巷期間圍巖變形較大，且局部巷道幫部出現(xiàn)片幫、坍塌等，進一步削弱錨桿主動支護。因此對12240工作面進行混凝土噴層結合圍巖注漿、注漿錨索對巷道圍巖進行加固，達到控制圍巖在巷道服務年限內(nèi)穩(wěn)定可控的目的。

圖1　巷道原支護斷面圖

2　注漿加固機理

（1）采用漿液填充圍巖的縫隙后使得圍巖變的完整來提高圍巖強度，提高巖體內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量等力學參數(shù)，改善圍巖二次應力分布，增強圍巖的自承載能力，從而圍巖的破壞程度減弱。

（2）漿液填充縫隙，使得承受力面積增加，降低圍巖產(chǎn)生在支護構件上局部的集中應力，使錨桿托盤、工字鋼梁等支護構件承載的負荷更充分均勻。通過圍巖注漿，可填充巷道頂板的松軟破碎區(qū)域，尤其是頂幫角處（承受高剪應力的剪切破壞區(qū)域）與頂板拉裂隙區(qū)域，增強頂板的連續(xù)性，使頂板圍巖應力可以傳送到幫部。

3　壁后注漿工藝

3.1混凝土噴層支護

在巷道幫部及頂板采用混凝土噴層支護，混凝土噴層厚度50-80mm，在圍巖破碎區(qū)域加厚?；炷敛牧嫌善胀ü杷猁}水泥、中砂或細砂、鵝卵石或碎石、水、速凝劑混合而成；比例為水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2。初噴時應適當減少石子摻量，保證與圍巖有效粘結，水灰比控制在0.4-0.5范圍內(nèi)。速凝劑的摻量約為水泥重量的0.025-0.04倍，控制初凝時間在3-5min，最終凝固時間小于10min。

3.2圍巖注漿

注漿孔布置示意如圖2所示：每個斷面布置6個注漿鉆孔，孔間距2000mm，排距3600mm，鉆孔深度6000mm。用型號為ZQJJ-200/1.8型鉆機進行鉆孔作業(yè)，具體實施過程為：（1）用半徑60mm的鉆頭鉆孔1-2m，然后放入長1000mm，直徑110mm的管子；（2）用半徑為37.5mm鉆頭再向前鉆進4-5m達到預先設計的終孔位置。漿液水灰比例為1:0.5～1:1，填充壓力為3～4MPa。假如巷幫煤體破碎程度嚴重，可使用錨機鉆1500mm的淺孔并安裝管道（管口半徑12.5mm、長0.6m，填充壓力1-2MPa），實施低壓注漿，再進行深部注漿進行加固。

3.3注漿錨索施工工藝

巷道掘進至揭露斷層附近時，頂?shù)装寮皫筒繃鷰r破碎程度嚴重，采用注漿錨索進行加固。注漿錨索布置如圖3所示，每排7根注漿錨索，間排距1800mm×1800mm；錨索軸向垂直于圍巖表面，偏差不大于10°；預緊力不小于280kN。注漿錨索規(guī)格為18.9×6300mm，注漿托盤規(guī)格為300×300×14mm高強度可調(diào)心托板，高度大于60mm，承載強度400kN，注漿孔直徑18mm。注漿錨索錨固長度1800mm。

圖2　注漿鉆孔及注漿錨索布置示意圖

3.4注漿加固效果分析

分析硐室圍巖變形曲線和變形速度曲線可知，對硐室注入漿液進行加固，第三天達到最大值，兩邊移近速度為（11.5mm/d），頂板下沉速度為（8.6mm/d），底板底臌速度為（5mm/d），兩邊移近量為98m，頂板下沉量為69mm，底板底臌量為38mm。巷道修復約30d后趨于穩(wěn)定。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)可知，12240上巷經(jīng)過壁后注漿后，圍巖變形得到顯著控制，并取得良好經(jīng)濟技術效果。

4　結論

壁后注漿可提高圍巖強度，改善圍巖二次應力分布，增強圍巖的自承載能力。漿液填充圍巖縫隙后可增大了流體在巖體中運移的阻力，達到降低圍巖滲透性的目的。同時通過改善淺部圍巖變形使得錨桿錨索等支護構件在圍巖表面受力更加均勻，增強錨桿、錨索的主動承載能力。12240上巷經(jīng)采用混凝土噴層、圍巖注漿結合注漿錨索聯(lián)合支護的壁后注漿加固后，圍巖變形得到顯著控制，并取得良好經(jīng)濟技術效果。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.025

杜鵬濤，男，河南南陽人，工程師，現(xiàn)任河南能源耿村煤礦綜掘一隊隊長。