陳守鈺

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000）

1 工程概況

陽煤集團(tuán)和順新大地煤業(yè)有限公司是集團(tuán)公司兼并重組主體礦井，15302工作面回風(fēng)巷井玉溝從工作面北部穿過，工作面大部分位于井玉溝以西，地表總體為北高南低的山梁地帶，地面主要為林地及荒地。東部為已經(jīng)回采的15303工作面，南部為山西運通煤業(yè)有限公司（原九京煤礦）礦界，西部為泊里煤礦礦界，北部為西翼南回風(fēng)、西翼軌道巷、西翼皮帶巷。本面煤層賦存較穩(wěn)定，煤層厚度在4.80～6.30m之間，平均5.43m，結(jié)構(gòu)簡單。本面煤層結(jié)構(gòu)簡單,不含穩(wěn)定夾石層,僅在中上部斷斷續(xù)續(xù)含透鏡體狀硫鐵礦結(jié)核,厚度約0.03～0.08m?；仫L(fēng)巷相鄰采空側(cè)，兩工作面煤柱為20m，為臨采空側(cè)的動壓巷道?；仫L(fēng)巷設(shè)計凈寬5.0m，凈高3.5m。

巷道頂?shù)装迩闆r表見表1。

2 巷道變形及注漿必要性

由于回風(fēng)巷相鄰采空側(cè)，巷道在掘進(jìn)時就出現(xiàn)了明顯的動壓變化，掘進(jìn)完30～50m后巷道頂板設(shè)置的錨桿、錨索壓力計受力增加，壓力增長約10%。兩幫煤體開始破碎，尤其中部以上開始向外位移，會出現(xiàn)網(wǎng)包，位移量接近40mm。會出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，以巷道中部底鼓為主，底鼓量約100mm。距離工作面150m以外，巷道變形急劇增加，局部不穩(wěn)定頂板處出現(xiàn)頂板斷裂，破碎，個別頂錨桿出現(xiàn)破斷；頂板位移后，鋼帶出現(xiàn)折彎和斷裂；錨桿、錨索壓力增加50%以上。兩幫煤體更加破壞變形，變形量超過1500mm，出現(xiàn)煤體更大破碎和裂隙發(fā)育，個別幫錨桿托板變形破壞。底鼓量普遍超過1500mm。嚴(yán)重的巷道變形，使皮帶輸送機無法正常工作，軌道無法鋪設(shè)，風(fēng)筒受到影響，給掘進(jìn)工作面的安全生產(chǎn)造成很大的困難，也無法滿足工作面正?；夭伞?/p>

經(jīng)分析回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面為采空區(qū)煤柱應(yīng)力集中區(qū)域，且在高應(yīng)力作用下，煤柱側(cè)巷道圍巖的穩(wěn)定性和整體性受到破壞，巷幫煤體破碎，巷道易出現(xiàn)兩幫移近，從而導(dǎo)致底鼓，尤其受掘進(jìn)超前支承壓力影響區(qū)域，情況更為嚴(yán)重，甚至?xí)绊懝ぷ髅嫱L(fēng)和設(shè)備運輸。為確保正常的掘進(jìn)和巷道使用要求，工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)期間巷道兩幫煤體進(jìn)行注漿加固，以強化煤體，控制巷道變形。通過對巷道的兩幫及底角進(jìn)行注漿加固，兩幫注漿以提高巷道煤柱的自身承載能力、抗變形能力。

表1 巷道頂?shù)装迩闆r表

3 注漿材料介紹

創(chuàng)導(dǎo)加固材料是一種新型地質(zhì)聚合物注漿材料，以無機礦粉為主要組成成份，是一種快凝、早強型無機注漿材料，同時也具備較強的可注性，可與高分子材料相媲美，其強度和與煤體粘接性較普通硅酸鹽水泥類注漿材料有較大提高。創(chuàng)導(dǎo)加固材料為雙液注漿材料，兩種漿液在混合前，24h內(nèi)不凝固，不泌水，不沉淀，混合后凝結(jié)時間為3～10min，水灰比為0.8時，漿液混合1～8h后的固結(jié)體的強度能達(dá)到8～14MPa以上，其較適合于采煤工作面、掘進(jìn)工作面等時效性要求較高的注漿需要，特別是開放煤體表面淺層注漿加固。

注漿封孔材料與注漿材料一樣，只是采用低水灰比，水灰比為0.7:1，雙液漿混合后約1min失去流動性，5min即可固化。

4 注漿加固方案

4.1 鉆孔布置

鉆孔布置在巷道的兩幫及底角。在兩幫各施工兩排鉆孔，上排和下排鉆孔成“三花眼”布置；下排鉆孔開孔高度1.5m，上排鉆孔開孔高度2.5m，單排孔間距4m，上下排孔水平間距為2m；下排孔垂直于巷幫施工，鉆孔直徑為42mm，孔深8m；上排孔為上仰鉆孔，鉆孔直徑為42mm，鉆孔上仰角度約8°，孔深約8m；兩幫底角各施工一排鉆孔，孔間距2m，鉆孔直徑為42mm，下扎45°，孔深3m，采用Φ28mm、長度為2.5m中空注漿錨桿進(jìn)行注漿，注漿完成后，隔一個班對錨桿進(jìn)行預(yù)緊。

4.2 注漿順序及時機

注漿順序：先對兩幫的注漿鉆孔進(jìn)行打孔、插管、封孔、注漿；待兩幫的注漿孔注漿完成后，隔一個班，再對底角注漿孔進(jìn)行打孔、插入中空注漿錨桿、封孔、注漿，為了防止底角注漿鉆孔注漿過程中串孔，建議采用間隔打孔、注漿方式，即先對單數(shù)孔進(jìn)行打孔、注漿，單數(shù)孔注漿完成一個班后對雙數(shù)孔進(jìn)行打孔、注漿；底角孔注漿完成后，隔一個班對中空注漿錨桿進(jìn)行預(yù)緊。

4.3 注漿管與封孔

注漿管：為了防止巷幫破碎區(qū)漏漿，孔口部分采用4分無縫鋼管作為封孔管，封孔長度為2m；注漿鉆孔內(nèi)剩余部分需插入1416型鋁塑管，需解決與4分鋼管的連接問題，可以采用插接方式連接。

封孔工藝：鉆孔施工后插入注漿管并進(jìn)行封孔，封孔段鋼管上纏繞鐵絲，并焊接固定，然后在鋼管前后兩段上纏繞棉紗，并插入孔內(nèi)，再在鋼管旁邊插一根導(dǎo)漿管。

封孔時應(yīng)先開泵吸漿，當(dāng)輸漿管路的混合管打出的漿液為混合均勻的漿液后，將輸漿管出漿口與封孔導(dǎo)漿管進(jìn)行連接，開泵注漿，向孔口緩慢注漿，并將導(dǎo)漿管緩慢向外抽出，當(dāng)孔口流出漿液時，停泵，將導(dǎo)漿管抽出，并用棉紗將孔口堵死。

5 注漿工藝參數(shù)

5.1 注漿系統(tǒng)

本次注漿采用創(chuàng)導(dǎo)加固材料，注漿系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)由兩個氣動攪拌桶QB200，兩個盛漿桶（可以采用鐵桶加工），一臺ZBYSB40/22型液壓雙液注漿泵，以及相應(yīng)的管路和混合器組成。

圖1 注漿系統(tǒng)連接示意圖

5.2 注漿水灰比

正常注漿水灰比0.8～1.0，漏漿嚴(yán)重時可適當(dāng)降低水灰比，最低控制在0.7:1。注漿封孔水灰比為0.7:1。

5.3 注漿壓力

注漿壓力也是影響注漿效果的關(guān)鍵參數(shù)，一般情況下注漿壓力6～8MPa，圍巖破碎，漏漿嚴(yán)重時可適當(dāng)減低注漿壓力，可調(diào)整為4～6MPa。

5.4 注漿量

注漿原則上需一直注至壓力上限為止，如果注漿時間過長，注漿量過大，應(yīng)檢查是否存在漏漿通道，注漿結(jié)束時應(yīng)穩(wěn)壓至4～6MPa。

5.5 應(yīng)用效果

經(jīng)過注漿加固工程的施工，對巷道的圍巖變形進(jìn)行了綜合觀測。通過三個月的觀測和分析，監(jiān)測出巷道頂?shù)装搴蛢蓭鸵平咳缦聢D2所示?？梢钥闯觯夯仫L(fēng)巷掘進(jìn)期間在第一天巷道表面位移速度為：頂?shù)装逅俣热〉米畲笾禐?00mm/d ，兩幫移近速度取得最大值為130mm/d?；仫L(fēng)巷掘進(jìn)期間巷道表面位移有兩個特點：一是兩幫相對移近速度比頂?shù)装逑鄬σ平俣却?；二是在前一段時間內(nèi)巷道表面位移變化較大，在第15d左右時，巷道表面基本無變化。巷道頂板的下沉量和底鼓量平均為300mm，兩幫位移量平均為400mm；未注漿加固段，巷道變形明顯，破壞嚴(yán)重，出現(xiàn)較大兩幫破壞和位移，在巷道上角處出現(xiàn)網(wǎng)包。局部巷道變形段在進(jìn)行注漿加固后，巷道變形趨于穩(wěn)定，整體狀況良好。

圖2 巷道表面位移情況

6 結(jié)束語

對動壓煤巷應(yīng)用注漿加固技術(shù)，顯著地改善了巷道圍巖的破碎結(jié)構(gòu)，提高了自身的承載能力，增加了煤柱的強度，實現(xiàn)了圍巖的穩(wěn)定和支護(hù)安全。也減少了因為多次整巷造成的各種隱患和投入，為工作面的高產(chǎn)創(chuàng)造了條件。