巷道圍巖注漿加固技術在王坡煤礦的應用

徐勝利

（山西天地王坡煤業有限公司，山西 晉城 048000）

1 工程概述

王坡煤礦改擴建時，要將生產能力擴至3 000 kt/a，運輸系統也需延長。王坡煤礦在集中膠帶巷9號聯絡巷處安裝二部膠帶機頭，要對原有巷道擴巷，并增加一條聯絡巷道放置其它設備，也對原有巷道擴刷，由于施工位置巷道布置密集，附近還有3215運輸順槽的施工，因此，二部膠帶機頭硐室在施工完成一段時間后巷道變形較嚴重，主要表現為噴層脫落。由于硐室服務年限長，要對此段巷道進行注漿加固。

2 二部膠帶機頭硐室巷道布置及支護情況

見圖1，機頭硐室巷道沿煤層頂板掘進，巷道斷面形狀均為矩形，二部機頭硐室4個斷面的斷面尺寸分別為：1-1斷面 4 300×3 650 mm，2-2斷面 6 500×5 050 mm，3-3斷面5800×5050 mm， 4-4斷面5250×5050 mm，均用錨網索支護。

3 加固方案狀況

3.1 加固方案

為準確了解巷道圍巖的破壞情況，在二部膠帶機頭硐室變形嚴重處，布置了2組窺視鉆孔，窺視圍巖結構。窺視結果表明：雖然二部膠帶機頭硐室現為強力支護，但大部分巷道均為擴刷后進行強力支護，巷道在前期己經發生了變形，并在擴刷過程中重新受到擾動，造成裂隙的加大；并且此處巷道密集，相鄰巷道的掘進或擴刷對相關巷道的影響也較嚴重，所以巷道仍未穩定。為確保膠帶機頭硐室巷道群的安全使用，在硐室正式使用前對巷道圍巖進行注漿加固是很必要的。根據圍巖破壞變形情況，加固工程應在恢復圍巖內部結構完整性基礎上，加強對巷道圍巖的主動支護。參考原有支護強度、結合大量工程實踐，在確保工程質量并盡量減小工程量的前提下，確定采用高壓注漿配合強力錨索支護的綜合加固方案。

圖1 二部機頭硐室巷道平面布置圖

高壓注漿的目的是充填遭到破壞的硐室圍巖內部裂隙，將破碎圍巖進行重新組合，提高承載能力，同時恢復或構成完整的巖體結構，形成連續的結構體，有利于錨桿錨索加固力的傳遞，大幅度提高加固質量和效果。因此，注漿加固是整個加固的基礎，也是保證加固質量的基本條件。高壓注漿后，破碎圍巖基本上恢復連續狀態，但承載能力仍較弱，注漿施工后仍須加強圍巖的支護。

強力錨索加固的目的是在破碎圍巖恢復連續性后，對其施加強力的邊界條件，使注漿后的圍巖具有較強的承載能力，阻止圍巖再次破壞，確保加固后的巷道圍巖穩定。

3.2 加固范圍

目前結合二部膠帶機頭硐室巷道群的圍巖變形情況，初步確定二部膠帶機頭硐室巷道群水泥加固及注漿錨索加固范圍。見圖2，加固巷道總長度約245m，包括：集中膠帶巷69.1m，9號聯絡巷45m，2號驅動硐室巷道45.9m，9號聯絡巷與2號驅動硐室之間的聯絡巷16 m，集中軌道巷69.1m。為保證集中膠帶巷在服務年限內的穩定和安全使用，窺視結果顯示在0～4 m范圍內微裂隙發育，有必要通過化學注漿來保護巷道圍巖的完整性，增強圍巖體的承載能力。化學注漿加固范圍共計加固巷道132m。

圖2 二部機頭硐室巷道群水泥注漿、注漿錨索加固范圍

3.3 加固材料

根據注漿材料特點，結合現場圍巖條件，本工程固確定采用水泥基無機注漿材料為主，重點部位配合高分子化學漿。正常注漿使用525號普通硅酸鹽水泥，配合XPM添加劑制備素水泥漿；大范圍漏漿進行注漿堵漏時，壓注水泥-水玻璃雙液漿。水泥注漿使用水泥固定孔口注漿管并封孔。化學注漿使用封孔器封孔并注漿。噴漿材料強度等級C25.425號普通硅酸鹽水泥。

3.4 加固方案設計

根據現場圍巖條件，二部膠帶機頭硐室巷道群重點進行幫頂圍巖加固。結合臨近的成莊礦同煤層開采巷道群圍巖變形情況，加固區域各巷道底板巖性較軟，受采掘動壓影響后易發生底鼓，后期巷道受采動影響發生顯著底板變形時，補充底板圍巖加固設計。

本次加固先組織水泥注漿，后進行化學注漿，最后進行預應力全長注漿錨索支護。水泥注漿直接注入水泥-水玻璃雙液漿，進行封堵巷道表面較大的裂縫；化學注漿是為了將巷道圍巖中更小的微裂隙填實，并增加巷道圍巖的粘結性能；預應力注漿錨索施工施加邊界條件，使巷道圍巖具有更強的承載能力。加固順序:兩幫加固→頂板加固。施工工藝:幫、頂水泥汁漿→幫、頂化學注漿→幫、項預應力注漿錨索支護。

4 加固效果

1）巷道圍巖強度提高：硐室巷道群通過注漿加固后，其強度大幅提高，圍巖變得堅硬完整，給錨索提供了堅實的著力基礎，使錨索對圍巖的錨固作用得到充分發揮。2）巷道變形量減小：注漿加固后，硐室巷道群在受3215回風順槽掘進影響的情況下，經過每月一次測試到目前止，累計變形量水平方向20 mm、垂直方向8 mm，可見，巷道變形明顯減小。3）頂、幫得到有效控制：硐室巷道群在加固前，巷道頂板一般冒落0.3～0.5 m，嚴重時冒落1.0～2.0 m，幫部煤體破碎，巷道成型極差，即使進行了噴漿處理，巷道變形仍然不斷擴大，難以維護。加固后，巷道頂幫未出現開裂現象，變形甚微。

5 推廣應用

巷道圍巖注漿加固技術，可使錨噴支護巷道一次支護成功，避免二次支護，支護費用大幅降低，且勞動強度低，系統簡單、施工方便，不影響正常生產，技術上是可行的，經濟上是合理的。巷道圍巖注漿加固技術在硐室巷道群的成功應用，給王坡煤礦提供了實踐經驗，目前已在廣泛應用，集中輔運巷、集中膠帶巷、部分車場等處變形地段得到有效控制，并且運用到了部分沿空送巷的準備巷道里。