趙東生

（冀中能源邯礦集團(tuán)山西金地煤焦有限公司赤峪煤礦，山西 文水 032100）

1 工程概況

冀中能源邯礦集團(tuán)山西金地煤焦有限公司赤峪煤礦中央采區(qū)集中輔運下山為下山開拓巷道，巷道為直墻半圓拱型，凈下寬5.4 m，凈高4.6 m，支護(hù)形式為錨網(wǎng)梁索噴支護(hù)。集中輔運下山在沿2號煤層掘進(jìn)過程中，巷道受兩翼回采動壓及礦壓影響，圍巖破碎，礦壓顯現(xiàn)明顯，造成巷道變形嚴(yán)重?？紤]到集中輔運下山巷道服務(wù)時間長，為保證該巷道在服務(wù)期內(nèi)的穩(wěn)定性，共同研究決定對下山開拓巷道進(jìn)行壁后注漿加固措施[1-6]，有效控制中央采區(qū)集中輔運下山的巷道變形問題，保證滿足設(shè)計、安全使用的斷面要求。

2 壁后注漿加固參數(shù)

2.1 注漿孔布置和參數(shù)

淺孔：采用矩型布置，孔間距根據(jù)巖層性質(zhì)確定，考慮到巖層橫向節(jié)理相對比豎向裂隙發(fā)育，因此在布置注漿孔時，頂孔間距相對比幫部大。各注漿孔剖面和展開圖如圖1、圖2，每排布置4個孔，孔徑Ф42 mm（根據(jù)灌漿塞規(guī)格及技術(shù)要求確定），淺孔孔深2.4 m，排距為3 m，使用灌漿塞進(jìn)行封孔。

圖1 集中輔運下山注漿孔布置剖面圖（mm）

圖2 集中輔運下山注漿孔布置展開圖（mm）

深孔：在淺孔注漿結(jié)束后，打4.8 m孔，每排布置5個孔，與淺孔成五花眼布置；深孔布置原則同淺孔。采用錨桿機(jī)施工，孔口孔徑42 mm（根據(jù)灌漿塞規(guī)格及技術(shù)要求確定），內(nèi)部孔徑28 mm，采用灌漿塞封堵灌漿法。

2.2 注漿材料

2號煤裂隙發(fā)育，孔隙率為5.1%，具備通過粗粒徑漿液的縫隙通道，因此注漿材料選用42.5 MPa（原425#）普通硅酸鹽水泥，水玻璃為40 °Bé。

2.3 注漿參數(shù)

2.3.1 壓注參數(shù)設(shè)計

（1）注漿壓力。設(shè)計淺部注漿壓力最高為3 MPa（根據(jù)現(xiàn)場施工情況而定，如現(xiàn)場某個鉆孔吃漿量較大而周圍無跑漿漏漿情況時，且壓力數(shù)值不上升采用水玻璃加量等辦法提高凝結(jié)速度達(dá)到注漿效果）；深部注漿壓力最高為5 MPa（出現(xiàn)壓力數(shù)值不上升、吃漿量大情況按以上淺部注漿孔實施辦法施工）。

（2）注漿擴(kuò)散半徑。在施工現(xiàn)場，主要采用調(diào)整漿液膠凝速度、滲透性和注漿終壓等參數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)注漿有效擴(kuò)散半徑不小于2.0 m。施工過程中應(yīng)注意漿液擴(kuò)散情況，如注漿量大，說明擴(kuò)散半徑大，可適當(dāng)增加注漿孔的間排距。

（3）單孔吃漿量

單孔吃漿量：Q=AπR2LnB

式中：A為損耗系數(shù)；R為有效擴(kuò)散半徑，m；L為注漿段長，m；n為開口孔隙率；B為漿液充填系數(shù)。

2.3.2 注漿材料配比參數(shù)設(shè)計

（1）水泥漿的水灰比（質(zhì)量比）控制在（0.65～0.85）:1左右。

（2）采用水泥-水玻璃漿液，水玻璃濃度約為10～20 °Bé，水泥漿與水玻璃控制在1:（0.1～0.3）左右。

2.4 灌漿塞參數(shù)

灌漿塞基本參數(shù)見表 1。

表1 灌漿塞基本參數(shù)表

3 注漿施工工藝

3.1 水灰比、材料

對于注漿材料的確定，主要是從對巷道的壁后加固效果以及加固經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮。本次集中輔運下山注漿采用425#硅酸鹽水泥為注漿原料。水灰比為（0.7）:1（水灰比按現(xiàn)場吃漿量大小調(diào)節(jié)比例，擴(kuò)散范圍越大水灰比例越高）。

3.2 注漿量及泵壓

要保障巷道注漿加固注漿量的合理，吃漿量太大，擴(kuò)散距離太遠(yuǎn)將造成極大的浪費，吃漿量太小，注漿效果差，因此需要在現(xiàn)場靈活掌握注漿量。主要從以下兩個方面考慮：一是控制泵壓，吃漿量大時，泵壓應(yīng)適當(dāng)減小，必要時增加水玻璃；吃漿量較小時，泵壓適當(dāng)提高，但淺孔最高控制在3 MPa，深孔注漿壓力最高控制在5 MPa；二是相鄰鉆孔一旦跑漿應(yīng)停止注漿，并對跑漿孔進(jìn)行插孔復(fù)注。

3.3 注漿泵

注漿壓力泵型號為2ZBQ—30/30、2ZBQ30/6型氣動注漿泵，額定壓力為6 MPa，額定流量為30 L/min；2ZBQ—24/10型氣動注漿泵，額定壓力10 MPa，額定流量30 L/min。

3.4 注漿工藝及流程

注漿工藝流程示意圖如圖3。

圖3 注漿工藝流程圖

（1）將風(fēng)水管路、注漿泵、攪拌機(jī)、儲漿池、吸漿桶等材料和設(shè)備運輸并安裝到位。

（2）施工好鉆孔后，將注漿管嵌入到鉆孔中，并在管上纏以麻絲或棉布，防止注漿壓力將管頂出，做好封孔工作后，將注漿管與注漿泵連通，并安裝好壓力表，準(zhǔn)備工作完成后進(jìn)行注漿作業(yè)。

（3）正常情況下水泥漿的配比為水灰比平均數(shù)0.7:1，水泥為425#普通硅酸鹽水泥，攪拌均勻后立即進(jìn)行注漿。跑漿嚴(yán)重可適當(dāng)增加水玻璃，水玻璃為40 °Bé，模數(shù)2.8～3.2，水玻璃濃度應(yīng)控制在10～20 °Bé，水泥漿與水玻璃之比應(yīng)控制在1:（0.1～0.3)。

（4）注漿完畢后，根據(jù)觀測結(jié)果確定是否需要進(jìn)行復(fù)注，并確定復(fù)注位置，進(jìn)而重新打眼進(jìn)行復(fù)注施工。

（5）注漿時漿液的濃度一般是按先稀后濃的原則，當(dāng)注漿壓力升至4 MPa并維持5 min即可結(jié)束注漿。

（6）注漿完畢后應(yīng)立即將吸漿管放入清水桶內(nèi)改吸清水，從而實現(xiàn)對泵腔和管路的清洗，清洗時間一般不少于10 min。

3.5 注漿效果檢驗

注完漿后需對注漿效果進(jìn)行檢驗，采取方法為：一種是隨意選擇地點打孔，用窺視儀進(jìn)行窺視，觀察孔內(nèi)裂隙充填是否密實。另一種方法是打孔后進(jìn)行復(fù)注漿，如仍然吃漿量較大，說明注漿效果較差，需以該段進(jìn)行補孔重新注漿；如不吃漿，或吃漿量很少，說明注漿效果較好。經(jīng)以上兩種方法檢驗，中央采區(qū)集中輔運下山壁后注漿效果較為理想。

4 治理效果

中央采區(qū)集中輔運下山壁后注漿加固時間為2021年3月5日—4月30日，施工完成后，在中央采區(qū)集中輔運下山壁后注漿加固段100 m范圍內(nèi)每隔10 m布置一個測站對頂板下沉量及兩幫移近量進(jìn)行觀測，測站布置如圖4。

圖4 測站布置示意圖（mm）

從兩個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，注漿加固后，頂板累計下沉量為24 mm，對比之前46 mm的下沉量，頂板位移量大幅度降低；兩幫累計移近量為12 mm，對比之前59 mm的移近量，兩幫移近量同樣大幅度降低。對比監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，中央采區(qū)集中輔運下山巷道圍巖變形量很小，基本趨于穩(wěn)定，中央采區(qū)集中輔運下山壁后注漿加固治理后，圍巖變形速度較慢，圍巖得到了良好的控制。