淺析注漿及O型支護在深部軟巖巷道中的應用

閆永林

（山西汾西礦業集團有限責任公司，山西 介休 032300）

·技術經驗·

淺析注漿及O型支護在深部軟巖巷道中的應用

閆永林

（山西汾西礦業集團有限責任公司，山西 介休 032300）

針對軟巖巷道支護存在的問題，提出了O型支護及巷道壁后注漿的實施方案，此方案的實施使巷道支護受力均勻、穩定，減少了巷道變形，并對巷道底板進行了支護，有效控制了底鼓現象，確保煤礦安全生產。同時，取得了良好的經濟和社會效益，具有一定的推廣應用價值。

深部軟巖巷道；O型支護；壁后注漿；效果；應用

1 新工藝概述

O型支護是一種廣泛應用于煤礦井下巷道的支護方式，具有支護強度大、較高的初撐力、受力均勻等優點，該支護工藝多被應用在煤礦的主要巷道和軟巖地段。

注漿技術雖然在我國尚處于新興研究階段，但已經開始廣泛應用于地鐵、隧道、井下巷道中，其主要作用是堵水、加固。提高圍巖的整體強度和穩定性，充分發揮圍巖的自承能力，能有效阻止巷道圍巖變形。

2 理論依據及實施方案

2．1 O型支護

2．1．1 支護理論依據

1）O型支護具有較高的初撐力，能夠有效抑制軟巖的碎脹變形，其圓形斷面還能夠很好地控制底鼓。

2）O型支護能夠增強支護阻力，從而提高圍巖的殘余強度。

3）圓形支護剛度高、支護阻力恒定，能夠提高軟弱破碎圍巖的承載能力。

2．1．2 實施方案

1）根據巷道斷面大小，確定O型架的規格、尺寸。O型棚采用29#或36#U型鋼制作，每架6節，每節之間搭接長度400 mm，每個搭接處設兩道卡纜，卡纜間距為200 mm，每節設一道拉桿。

2）架設O型支護前，首先對巷道頂板、兩幫進行錨網支護，然后拉底打底錨桿，最后架設O型拱。

3）O型拱架設步驟：施工時首先將底梁與兩根側梁用卡纜緊固好，然后再架設兩根腰梁，最后將頂梁與腰梁合嚴，使用卡纜鎖緊，上好拉桿后進行調棚，調整完后將O型棚所有的拉桿、螺母全部進行緊固牢靠。

4）O型拱排距可根據巷道圍巖特性自行調整，O型棚與圍巖空隙必須用棚板或勾木等材料勾嚴實，最后噴射混凝土封閉。

2．2 巷道壁后注漿

2．2．1 理論依據

1）注漿能夠增強巷道圍巖弱面的變形模量和強度，從而提高圍巖的自身承載能力。

2）漿液經過擠壓可以使一些充填不到的裂隙閉合，降低巖體的孔隙率，使裂隙端部的應力大大削弱或消失。充填效果見圖1。

3）注漿可補強加固，提高圍巖的整體強度和穩定性，有效阻止巷道圍巖變形。

2．2．2 具體技術方案

1）注漿孔的布置和要求。注漿孔呈矩形布置，每孔安設一個錨注管，錨注管規格：d26．8 mm×3 000 mm。每一斷面布置7個注漿孔，排距2 400 mm；錨注管花眼孔不少于10個。孔口加絲外露50 mm，封口段長不小于200 mm。注漿鉆孔布置圖見圖2。

圖2 注漿鉆孔布置圖

2）設備選型。選用ZBY3／7．0-11注漿泵和配套的LJ-300攪拌機。該注漿泵為全液壓單、雙液兩用，可根據需要直接調式注漿壓力，其工作介質為水、水泥漿、水玻璃等。底板鉆機選用ZQJJ-200／1．8氣動架柱式鉆機，頂錨鉆機選用MQS-120型風動錨桿機，幫錨鉆機選用MQTB-80／2．3氣動支腿式幫錨機。

3）注漿壓力、材料的選擇。注漿終壓確定為2．0～3．0 MPa；注漿選用P·S 32．5普通礦用硅酸鹽水泥，水泥漿按0．8∶1的水灰比配制。

4）注漿管規格尺寸。由6分鋼管加工而成，注漿管的長度根據巷道松動圈范圍而定（每節鋼管長1 000 mm），螺扣長50mm。距螺扣1 000 mm處加工為凹凸段，用來纏繞生麻封孔。注漿管上的花眼不少于15個，眼距200 mm，管末端焊接錐型尖頭。

3 實施效果

3．1 O型支護

1）軟巖巷道中采用圓形斷面有利于提高圍巖的承載能力，改善支護效果。

2）O型拱支護對巷道底板進行了支護，這是其它支護形式所不具備的，提高了整個巷道支護結構的承載能力。

3．2 壁后注漿

1）該工藝使用的注漿管可以起到與錨桿同樣的作用，進行二次加固支護，使巷道圍巖強度和支撐能力得到顯著的提高。

2）水泥漿液能有效填充圍巖裂隙，將松散的圍巖在水泥液的作用下形成板結塊，改變了圍巖的物理力學性能，減少了塑性變形，巷道收縮量明顯降低，有效地控制了圍巖的變形。

3）對巷道底板注射水泥漿，有效地控制了底鼓現象，提高了整個巷道支護結構的承載能力。

4 社會、經濟效益

4．1 經濟效益

4．1．1 O型支護

O型支護的使用使巷道維修量減少，節約了成本，提高了安全系數。根據正令煤業推廣使用情況得知，按傳統支護工藝，正令煤業中央變電所和采區變電所每年最少維修一次（費用1．5萬元／m），采用O型支護后（費用3．5萬元／m）最少可以保持4年不用維修。該公司實施O型支護后每米巷道（按4年統計）可節約各種費用2．5萬元，按主要硐室235 m計算，可取得直接經濟效益587．5萬元。

4．1．2 壁后注漿

按照傳統支護工藝，巷道每年最少維修一次（費用1．2萬元／m），采用注漿工藝支護后（增加0．79萬元／m），巷道可保持3年不用維修。每米巷道可節約各種費用1．6萬元。按正令煤業3條主要巷道3 000 m計算，可取得直接經濟效益4 800萬元。

4．2 社會效益

在產生巨大經濟效益的同時，該項支護新工藝大大提高了礦井安全系數，減少了頂板事故的發生，改善了礦井安全環境，有利于安全生產。

5 推廣應用情況及前景

近年來，隨著礦山開采條件的日益復雜，推廣O型支護技術，能夠有效控制巷道圍巖變形，降低頂板管理難度，改善礦山安全生產條件。

壁后注漿支護工藝能有效控制軟巖巷道的大面積冒頂和圍巖強烈變形，是一種科學合理的主動支護形式，隨著煤礦開采深度日益增加，該項工藝必將在煤礦開采中得到廣泛應用。

［1］ 陳炎光，陸士良，侯朝炯，等．中國煤礦巷道圍巖控制［M］．徐州：中國礦業大學出版社，1994：84-86．

［2］ 王衛軍，侯朝炯．軟巖巷道支護參數優化與工程實踐［J］．巖石力學與工程學報，2000，19（5）：647-650．

［3］ 楊新安，陸士良．軟巖巷道錨注支護理論與技術的研究［J］．煤炭學報，1997，22（1）：32-36．

Discussion on the Application of Grouting and O Type Support in Deep Soft Rock Roadways

Yan Yong-lin

Aiming at the support problems of soft rock roadway，puts forward the implementation schemes that is type O support and backfill grouting．By using the implementation schemes，balanced the roadway stress，reduced the deformation of roadway，effectively controlled the floor heave，ensured the coalmine safety production．At the same time，it achieved good economic and social benefits，and has certain application value．

Deep soft rock roadways；O type support；Backfill grouting；Effect；Application

TD353

B

1672-0652（2013）12-0049-02

2013-10-26

閆永林（1970—），男，山西平遙人，2011年畢業于重慶大學，工程師，主要從事采礦技術研究與管理工作（E-mail）hyzfmkj＠sina．com