采用注漿加固封堵支護頂底板的研究

侯欽付等

摘 要：文章根據高煤公司井下多個類型巷道的礦壓顯現特征，根據巷道礦壓顯現特征、地質情況，分析注漿技術的機理，以及使用的設備、選擇的材料及配比，不同巷道特征的注漿實測效果的記錄，分析應用注漿支護技術中注漿壓力、水灰比與加固效果三者的關系，總結出注漿技術在巷道維護的特殊作用。

關鍵詞：注漿技術；巷道維護；研究

1 巷道注漿前概況

高煤公司井下多個開拓巷道、準備巷道受多個采面的采動影響，出現了頂板開裂及淋水。其中西五纜車下山、西十一纜車下山這兩段出現頂板開裂及淋水，西五三部車場出現頂板開裂，西五強力皮帶運輸下山出現底板起鼓等礦山壓力顯現特征比較突出。

針對頂板及幫部開裂礦壓顯現特征公司都是通過打錨桿掛網維護頂板及幫部，采取這樣的措施確實能夠在一定時間內達到維護頂板及幫部的目的，但是問題有四：一是個別地段由于頂板開裂較深，錨桿機鉆眼以后不容易投放藥卷，且錨桿拉力達不到拉力要求。二是個別段是行人巷道，錨桿支護多，排列不規律影響巷道美觀度。三是頻繁進行錨桿支護造價過高，維護效果一般。四是錨桿支護對頂板淋水治理效果較差，堵塞不住導水通道，治理效果較差。針對底板起鼓采取的措施是臥底重新漿底的方法。這種方法確實對改善底板起鼓，提高巷道美觀度有很大效果，但是底板內壓力會不停釋放，需多次漿底，重新漿底板會再次出現起鼓，費工費時，不能根治。

2 地質概況

（1）本次注漿實驗地區均在年久失修的開拓巷道及準備巷道中，巷道頂板以砂巖、砂質泥巖為主，厚度0.87～14.43m，平均5.64m；致密、性脆、裂縫較發育，煤層底板為粉砂巖～泥巖，厚0.65～11.44m，平均4.89m。地質構造特征簡單，查閱歷史資料沒有發現此處及附近有過斷層。

（2）本次注漿實驗地區為一個封閉～半封閉獨立水文地質單元中的半封閉的水文地質塊段。主要含水層發育與含水性不均一，地下水以靜儲量為主，動儲量有限，水文地質條件簡單～中等類型。根據已采采區涌水量及礦井地質資料，對本礦井威脅最大的為三灰水。三灰水為裂縫承壓水，裂縫發育不均，富水性隨之不同。

3 工程實測

3.1 注漿工藝

3.1.1 注漿封堵機理

頂板開裂、底板鼓起是由于礦壓顯現，致使頂底板裂隙產生，并逐漸增大。因此，減小頂底板中層理、原生及采動裂隙的影響，增強碎裂、碎塊結構體之間的內聚力，保證巖體的完整性，提高圍巖自身的強度，是防止頂底板開裂的關鍵所在。同理頂板淋水也是由于頂板中產生裂隙，形成了出水通道。通過將水泥漿壓入巖體的節理裂隙中，經過水泥漿在節理裂隙中的充填作用、結合作用，使巖層中薄弱結構面的強度和破碎巖塊的穩定性得到提高；同時，水泥漿在裂隙中的充填封閉作用，從根本上堵塞住出水通道，從而達到封堵頂板淋水的效果。

3.1.2 注漿用材料及設備

（1）注漿材料的選擇。注漿時我們采用水泥注漿形式。水泥類漿液凝固后具有結石體強度較高，造價較低，貨源充足，無毒性不污染環境等優點。為達到快速凝固的目的，綜合考量選用425#水泥，拌制水灰比2：1的水泥漿。添加劑選用的是水玻璃，它能促使水泥顆?？焖偎?，在漿液結構形式過程中起到加固凝固的作用。

（2）注漿設備。采用MQT-130型氣動錨桿鉆機打眼，煤礦用氣動注漿泵2ZBQ-11.5/3注漿。

3.1.3 注漿施工工序

首先用普通錨桿機鉆眼，然后注漿泵接錨桿向頂板注漿，待見水泥漿溢出時，停止注漿。根據頂板巖石、幫部巖石破碎深度不同，選用長度2.2m和1.8m的注漿錨桿注漿，以達到破碎區全部被封堵的目的。

注漿施工示意圖如圖1。

3.2 各注漿地點打眼穩注漿錨桿個數、注漿使用水泥量

表1 各地段注漿錨桿使用數及水泥漿液消耗量

3.3 注漿效果分析

通過觀察以上地點注漿后的情況，我們發現頂板幫部破碎段巖石膠結較好，淋水段淋水量明顯減少，特別是冒頂段注漿消耗水泥量最大，這也從側面反映出冒頂段需要大量的水泥充填，水泥漿液封堵的部分與漿液沒有封堵的部分的區別：漿液封堵段破碎巖石通過水泥漿液膠結在一起，形成一個整體，頂板不再成破碎狀態，易于支護；漿液未封堵段巖石較破碎，特別是風化后，破碎程度更高，支護時安全性較差。

3.4 特殊情況的處理

灌漿過程中如有外漏，可采取嵌縫封堵、降低壓力、加濃漿液等方式處理，必要時可摻速凝劑，加速漿液凝固。灌漿過程中如有發現洞壁混凝土觀測有裂縫、起包、脫落等異常現象，應立即停止灌漿，分析、查明原因，以及時采取應對措施。

4 結束語

在實際工程中，注漿壓力、水灰比與加固效果有著密切的關系。壓力與深度大小直接加固范圍和加固質量。壓力越大，充填范圍越大。水灰比大時在同等條件下其流動范圍小，達不到加固要求，只在局部充填。水灰比過小滲透范圍大，局部形成飽和，但結石強度低。因此在施工中必須正確處理三者之間的關系。

注漿是一種有效的加固方法，適用地質范圍廣，可以定向定位，施工簡便，耐久性好，對周圍環境影響小。在既有圍巖加固中，該工作法可以利用原有地質狀況，成功率高，經濟可行，值得大力推廣應用。

參考文獻

[1]中國巖石力學與工程學會巖石錨固與注漿技術專業委員會.錨固與注漿技術手冊[M].中國電力出版社，1999.

[2]崔玖江.隧道與地下工程注漿技術[M].中國建筑工業出版社，2011.

[3]陳秀珍.礦壓觀測與控制[M].中國勞動社會保障出版社，2010.