錨索、注漿封堵加固技術(shù)在煤倉防治水中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了注漿封堵在煤倉防治水中的技術(shù)，通過采取煤倉內(nèi)注漿的形式對(duì)煤倉涌滲水進(jìn)行封堵，其顯著的特點(diǎn)是增加了倉壁的支護(hù)強(qiáng)度，減少了煤倉滲水，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：注漿；區(qū)段煤倉；封堵加固技術(shù)

基于紅廟煤礦典型軟巖特性突出，圍巖具有軟、弱、松散、低強(qiáng)度的特點(diǎn)。該礦二井五采區(qū)區(qū)段煤倉布置在六煤組中，六煤組裂隙發(fā)育，由砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，巖層松軟，砂巖微弱裂隙含水，以及局部煤層裂隙含水。圍巖在工程壓力的作用下，產(chǎn)生塑性變形，在煤倉使用中導(dǎo)致水從裂隙中滲出，煤倉經(jīng)常維修及加固，同時(shí)也造成水濕煤，影響煤質(zhì)。

1 五區(qū)區(qū)段煤倉基本情況

紅廟煤礦二井五采區(qū)準(zhǔn)備方式為采區(qū)多煤層聯(lián)合準(zhǔn)備方式；采區(qū)布置兩條集中下山（軌道下山、皮帶下山），五條區(qū)段石門（+220石門、+180石門、+150石門、+140石門、+100石門）；煤倉上口位于區(qū)段石門內(nèi)，下口與皮帶下山連接，形成采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)。各區(qū)段煤倉形式為傾斜式和垂直式，煤倉斷面為圓形，傾角為75°-90°，內(nèi)徑3.0m。

2 煤倉治理的總體方案

根據(jù)煤倉的地質(zhì)分析，查閱相關(guān)資料，采用煤倉內(nèi)注漿的方法，解決煤倉滲水的問題。

注漿的作用：一是充填圍巖內(nèi)部裂隙，將圍巖進(jìn)行重新膠結(jié)，使巖體達(dá)到完整性，進(jìn)而形成連續(xù)的結(jié)構(gòu)體；二是對(duì)于破碎、節(jié)理發(fā)育的圍巖，注漿可改善圍巖的力學(xué)性能，提高其粘結(jié)力和內(nèi)摩角，使巖體強(qiáng)度提高。

3 注漿技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 注漿材料的選擇

目前，國內(nèi)外用于注漿治水的材料種類很多，但從材料的性質(zhì)上主要分兩大類：顆粒型漿材和溶液型漿材。應(yīng)根據(jù)注漿的目的、漿材性質(zhì)、及造價(jià)等因素選擇適宜的漿材及漿液配比。

典型的顆粒型硅酸鹽水泥漿材，具有結(jié)石強(qiáng)度高、耐久性好、材料來源豐富、工藝設(shè)備簡單、成本低、注漿設(shè)備品種齊全等特點(diǎn)，所以在各類工程中得到廣泛應(yīng)用。但這種漿液容易離析和沉淀、穩(wěn)定性較差，遇水易分散，極易被動(dòng)水沖走，并且由于其顆粒度大，使?jié){液難以注入巖層的細(xì)小裂隙或孔隙中，擴(kuò)散半徑較小，凝結(jié)時(shí)間不易控制。

化學(xué)漿液可注性好，能注入巖層中的細(xì)小裂隙或孔隙，滲透性好，粘結(jié)力強(qiáng)，反應(yīng)速度快。但目前常用的化學(xué)漿液性能差異大，用于永久性工程加固的化學(xué)材料必須具有較高的結(jié)石體強(qiáng)度。具備此類性能的化學(xué)材料種類有限，包括環(huán)氧類和不飽和聚酯類注漿材料，大量使用將直接導(dǎo)致工程成本大幅增加。

根據(jù)注漿材料特性，初步確定煤倉淺層圍巖注漿使用化學(xué)漿，深層圍巖注漿使用水泥漿。

水泥漿即水泥—水玻璃雙液漿。水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用40Be，模數(shù)2.8-3.2。注漿材料配比：水泥漿的水灰比應(yīng)控制在1～1.2：1；水玻璃濃度一般應(yīng)控制在30Be；水泥漿與水玻璃之比應(yīng)控制在1：（0.1～0.15）。

化學(xué)漿采用尤瑞散。尤瑞散是一種高分子漿液，用于加固松軟破碎巖層。以其可控膨脹率、高粘結(jié)力及使用的高安全性在圍巖加固方面起到難以替代的作用。該材料采用雙液注漿泵按1：1的體積比注入巖層，注射后以低粘度的液體滲透到微細(xì)裂隙中，同時(shí)膨脹凝結(jié)達(dá)到加固的目的。尤瑞散技術(shù)參數(shù)如下表。

3.2 注漿鉆孔的布置參數(shù)

3.2.1 淺層化學(xué)注漿鉆孔布置參數(shù)

煤倉內(nèi)共布置注漿鉆孔3圈，間距1.8m，鉆孔Φ28mm，孔深2.0m，鉆孔角度垂直煤倉內(nèi)壁；并安裝Φ15×2000mm的注漿管。煤倉內(nèi)自上而下依次在3.0m、6.0m、9.0m處布置第一、二、三圈注漿鉆孔，每圈5個(gè)孔；并在裝載硐室頂部布置4個(gè)孔，鉆孔Φ28mm，孔深2.0m，鉆孔角度垂直頂板，每孔安裝2.0m長，直徑為15mm的注漿管，共布置淺層化學(xué)注漿鉆孔19個(gè)。

3.2.2 深層水泥注漿鉆孔布置參數(shù)

煤倉內(nèi)自上而下依次在2.0m、6.0m、10.0m處，共布置注漿鉆孔3圈，每圈布置5個(gè)鉆孔，間距1.8m，鉆孔Φ42mm，孔深6.0m，鉆孔角度垂直煤倉內(nèi)壁；并安裝Φ32×2000mm的注漿管；并在裝載硐室頂部布置4個(gè)孔，鉆孔Φ42mm，孔深3.0m，鉆孔角度垂直頂板，每孔安裝2.0m長，直徑為32mm的注漿管；共布置深層水泥注漿鉆孔19個(gè)孔。

3.2.3 注漿主要工序

注漿系統(tǒng)分為兩部分，一部分為化學(xué)注漿系統(tǒng)，另一部分為水泥注漿系統(tǒng)。施工順序：施工時(shí)先注淺部化學(xué)漿孔，再注深部水泥漿孔。

制輸漿：采用機(jī)械制漿，水灰比為1～1.2：1，水玻璃濃度由40Be稀釋成30Be，水玻璃用量一般為水泥漿用量的10%-15%。排漿采用Φ19mm高壓膠管輸送。

壓漿：根據(jù)壓注設(shè)備的初始排量，壓注過程中要時(shí)刻注意觀察注漿孔周圍的碹體情況，發(fā)現(xiàn)跑漿應(yīng)及時(shí)處理。同時(shí)密切注意注漿泵的工作狀況，發(fā)現(xiàn)異常立即處理，各孔漿液的濃度控制原則均為先稀后濃。一般情況下，注漿壓力升至5Mpa并維持5分鐘，即可結(jié)束注漿。

4 治理效果

煤倉注漿施工完畢后，涌水量為0.25m3/小時(shí)，與未注漿前2.5m3/小時(shí)，降低了10倍；水濕煤也大大減少了，提高了煤炭質(zhì)量。 增加了煤倉內(nèi)壁的支護(hù)強(qiáng)度，減少了煤倉的維修及加固次數(shù)，消除了不安全隱患；提高了煤炭質(zhì)量，增加了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介

王久偉（1970-），男，研究生，總工程師，副高級(jí)工程師，單位：內(nèi)蒙古平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司紅廟煤礦。

參與文獻(xiàn)

[1] 董書寧，勒德武，馮 宏 煤礦防治水實(shí)用技術(shù)與裝備[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36（3）：8-11.

[2] 羅平平，何 山，張 瑋 巖體注漿理論研究現(xiàn)狀及展望[J]. 山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2005，24（1）：46-48.

[3] 張永成 注漿技術(shù)[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社.2012.

[4] 馮志強(qiáng) 極破碎煤巖體化學(xué)注漿加固材料開發(fā)及滲透擴(kuò)散特性研究[D]. 北京：煤炭科學(xué)研究總院，2007.

[5] 謝文兵，陸士良 軟巖硐室圍巖注漿加固作用與漿液擴(kuò)散規(guī)律[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，27（4）.

[6] 王連國，李明遠(yuǎn)，王學(xué)知 深部高應(yīng)力極軟巖巷道錨注支護(hù)技術(shù)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2005，24（16）：2889-2893.

[7] 薛順勛，聶光國 軟巖巷道支護(hù)技術(shù)指南M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社.2001.

[8] 張 農(nóng) 巷道滯后注漿圍巖控制理論與實(shí)踐[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2004.