壁后注漿技術在高埋深礦井巷道修復中應用與實踐

董亮　李明磊

摘要：鶴煤公司八礦為井下開采煤礦，由于巷道埋藏較深，圍巖破碎。巷道在施工過后變形嚴重，嚴重影響正常安全生產。計劃通過較合理的擴修技術方案，從而來減小巷道擴修后變形量，節約相關費用，提高安全生產系數。實踐證明，壁后注漿技術在高埋深礦井巷道維修中可減小巷道擴修后變形量，克服了巷道擴修后變形嚴重的問題，提高安全生產系數。

關鍵詞：壁后注漿 高埋深礦井 巷道維修實踐

鶴煤八礦3003巖中巷頂板標高-520.1m，將主要用于八礦南翼地區運輸、行人的永久性巷道，設計服務年限30年。由于巷道埋藏較深，圍巖破碎且受F58H=40<73°斷層影響有80m嚴重變形。現需通過較合理的擴修技術方案，對該巷道進行擴修，且擴修后能夠有效支護，節約相關費用，提高安全生產系數。

1 工作面概況

3003巖中巷頂板標高-520.1m，主要用于南翼地區運輸、行人的永久性巷道，設計服務年限30年。該巷道在頁巖、砂巖中掘進，顏色呈灰色及褐色，以石英石為主，含暗褐色礦物，裂隙充填大量鮮石脈，少許有深灰色泥巖條帶，分選性差，鈣泥質膠結，現斷面8m2，計劃采用3.6m（寬）×3.2m（高）U29型棚進行擴修，擴修后斷面達到12.8m2，全斷面噴漿后進行壁后注漿作業。改善巖石的完整性，提高圍巖強度，減少巷道變形返修。

2 施工方案

2.1 擴修架U29型棚設計。3003中巷擴修支護規格：采用3.6m（寬）×3.2m（高）U29型棚支護，凈高3.2m，下凈寬3.6m，棚距0.7m，鐵拉桿3根/棚{規格為560mm×80mm×10mm（長×寬×厚）}，背板28塊/棚（采用Φ140-160mm硬雜木或紅松料一分為二，長度800mm，背板凈間距0.3-0.4m，均勻布置），巷道全斷面鋪設塑帶網{規格為3m×1.2m（長×寬），網目為45mm×35mm}，用尼龍繩逐扣相聯并打成死結系牢。在巷道內每間隔6m安設一根橫撐梁，橫撐梁安設在距巷頂0.6m處。

2.2 噴漿施工注意事項：

2.2.1 材料：水泥：32.5#普通硅酸鹽水泥；砂子：中細砂；石子：粒徑5-10mm；速凝劑型號HSS-3。

2.2.2 混凝土配合比=1：2：3（若采用石粉代替粗砂和米石，水泥：石粉=1：3），速凝劑摻入量為水泥重量的3-5%。

2.2.3 噴射工藝：①噴射混凝土時噴射的各工種、各工序正確配合，并由噴射手在噴射前再檢查一次供風、水、電情況，易磨損部件的磨損情況，嚴重時及時更換。②噴射手一手托噴頭、一手調節水閥、聯系送料，開噴時應先將所有受噴面噴一薄層混凝土，在此薄層上以螺旋狀一圈壓半圈沿橫向作緩慢的劃圈運動，劃出的圓圈的直徑以100～150mm為宜。③噴嘴與受噴面垂直，最小不得小于70°，噴嘴距工作面距離：拱部0.8-1.2m，邊幫0.5-1m。噴射順序是先墻后拱、自下而上，先噴成半邊巷道，再調轉噴頭噴另半邊巷道，最后合攏收頂。④對巷道凹凸處，嚴重凹處應采取間隔時間分次分層噴射，或沿著周邊分成幾圈噴射而向中間合攏的辦法，以保證整個巷道的成型。⑤噴射過程中若發現堵管現象應及時查明原因進行處理。

2.3 注漿施工注意事項。①巷道注漿加固方案。由于要加固的巷道圍巖本身強度較低，巷道圍巖中形成的松動圈（塑性區）相對較大，要求加固的范圍較大，使形成的支護結構具有較高的承載能力，采用淺孔和低壓對噴層壁后極破碎的圍巖進行注漿加固。因對淺部圍巖實施注漿加固的過程中，要避免已形成的噴網層的變形與破壞，所以要嚴格控制淺孔注漿壓力。且因圍巖裂隙極其發育，因此淺孔充填注漿材料以水泥單液漿為主。②注漿孔布置。低壓淺孔注漿注漿孔布置方式為兩幫間排距1.4×1.2m，底角鉆孔向下傾斜30°，其他鉆孔與巷道表面垂直，注漿孔采用風鉆打眼，孔徑φ45mm，孔深2m。注漿管采用無縫鋼管。③注漿材料。采用高性能單液水泥漿液。單液水泥漿液的水灰比控制在0.5～0.8，摻入水泥重量0.5～1%的外加劑，漿液結石率不低于96%，強度不低于20MPa。④注漿工藝采用氣動雙液注漿泵進行注漿。將注漿管插入注漿孔，首先封孔，棉紗要用鐵絲綁緊，快硬水泥搗實，壓力較高時（大于5MPa）封孔長度要大于50cm。然后進行淺孔注漿，淺孔注漿注漿壓力控制在2.0～3.0MPa以內，保證噴層不發生開裂；注漿擴散半徑控制在2.0m左右，每米巷道注漿量控制為2.0t水泥。注漿時間要滯后初期支護一定時間，應允許圍巖產生一定的變形，高應力得到釋放后再實施注漿加固，具體根據圍巖變形監測結果確定。

3 社會效益和經濟效益

3.1 施工方法簡單，用人少，省去了大量的繁重勞動。

3.2 加強頂板維護，采用不松動頂板的巷修措施，有效避免了頂板冒落及因架棚頂板接頂不實造成的頂板松動而擴大裂隙帶范圍的產生，減少了挑頂、擴幫工程量，加快了施工進度，降低了工程費用。

3.3 節約了支護材料，降低了U型鋼棚消耗，減少了火工品費用，節約材料資金。

4 項目總結

壁后注漿聯合支護加固技術經過在3003巖中巷擴修現場實際應用，改變了原有的架棚、砌券、錨噴等單一的巷道維修支護模式，最大限度地發揮了原支護效能，減少二次圍巖松動，提高了巷道的支護強度，解決了在圍巖破碎空頂條件下頂板冒落及因架棚頂板接頂不實造成的頂板松動而擴大裂隙帶范圍的產生，減少擴幫工程量，加快了施工進度，降低巷道返修率。

參考文獻：

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