巷道深、淺孔注漿技術在劉莊煤礦的成功應用與廣泛推廣

摘 要：國投新集劉莊煤礦，通過在中央軌道石門、東一和東三軌道大巷創新采取“修復支護+噴注”新技術后，獲得了顯著效果，成功解決了巷道斷面受壓變形的難題。一方面，通過采取深、淺孔注漿新技術；另一方面，普遍推廣此項新技術后，巷道修復次數明顯減少，巷道通風、運輸能力得到改善；再者，礦井維簡成本得到有效控制，噸煤成本獲得顯著下降。

關鍵詞：巷道注漿；修復；噴注；深、淺孔注漿技術

國投新集劉莊煤礦位于阜陽市穎上縣境內，年產量1140萬噸。由于礦井產量高、開采強度大，巷道壓力顯現較為突出，礦井主要運輸大巷、軌道石門、回風石門等受壓變形十分嚴重，需要翻修巷道的工作量較大，而且修復巷道的過程中，會帶來車輛通行和設備運輸受阻、巷道因通風斷面縮小而帶來風速過快等難題。通過對中央軌道石門先期按巷道設計斷面進行修復，再對巷道全斷面進行噴漿封閉，最后采取深、淺孔注漿，結果使得巷道的圍巖得到了有效的控制，巷道加固效果良好，達到了預期目標。

1 巷道深、淺孔注漿原理

1.1 原巷道修復工藝以及采取的注漿方法

1.1.1 原巷道修復工藝

劉莊煤礦原來對失修巷道的修復，一般采用與原巷道設計斷面一致的支護形式進行翻修。

（1）原來是U型金屬鋼支護的，仍然用U型金屬鋼支護，并用錨索、鋼梁加固，外加噴漿加強支護；原來是錨網噴支護的，修復后仍采用錨網噴支護，輔之淺孔注漿加固；（2）改變原來支護形式。對于原來是錨網噴支護的，考慮處于斷層帶、壓力大，翻修為U型金屬鋼支護，用錨索、鋼梁加固后，加于噴漿加強支護。

1.1.2 原巷道采取的注漿方法

主要采取淺孔注漿方法。通過對巷道表層向內200～600mm范圍的圍巖，進行淺孔注漿，使其膠結成整體加固圈，以增強抵抗來自圍巖體的壓應力。

1.2 現巷道修復采取的新工藝方法

（1）對失修巷道按原設計斷面進行修復。（2）巖層相對穩定的，采用錨網索噴支護，然后進行深、淺孔注漿；對于處在煤層、泥巖、地質構造帶區域的巷道，采取架設高強度36#U型金屬棚，錨索、鋼梁鎖固，再進行深、淺孔注漿。

1.3 巷道深、淺孔注漿新技術原理

失修巷道在修復時，由于煤層或巖體在開挖后，形成一個空間，打破了原始煤層或者巖層原有的應力平衡狀態，周圍巖體的應力就會慢慢釋放出來，直到達到新的平衡。翻修好的巷道，雖然進行了有效支護，但是巷道的周圍圍巖（煤層或巖體）已經產生了裂隙，隨著地應力的不斷作用，巷道還會不斷的變形。

創新采取深、淺孔注漿充填技術。其原理是在中央軌道石門修復好的巷道內，在原有淺孔注漿技術的基礎上，再對巷道圍巖1～10m范圍內的深部圍巖裂隙充填，使巷道周圍的圍巖與深部圍巖膠結成拱形連續體加固圈。深、淺孔注漿的結合，使得圍巖淺部和深部共同形成了新的深厚拱形加固圈，并與原圍巖形成一個整體，提高了圍巖的內聚力和圍巖的強度，使得巷道不易被破壞。

2 深、淺孔注漿技術參數以及注漿工藝和注漿設備

2.1 注漿用錨注管及水泥參數

2.1.1 注漿錨注管。（1）注漿錨注管規格：采用Ф20mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，長度分別為L=1000mm，L=2000mm，L=3000mm搭配使用；（2）注漿錨注管兩頭扳絲，注漿錨注管之間用束結（卡箍）連接；注漿錨注管桿體上每隔300mm對稱T字型布置梅花Ф6mm的注漿孔；錨固段630mm，開有馬牙，末端部70mm制作成M20的螺紋和鋼管連接。

2.1.2 注漿水泥參數。（1）注漿水泥及配比：采用單液水泥漿，水泥選用P·C32.5復合硅酸鹽水泥，水與水泥比為0.7：1或1：1；（2）水與水泥比為0.7：1時，攪拌桶容積0.39m3；滿桶時：用水270kg、水泥8袋；桶2/3處時：用水160kg、水泥5袋；（3）水與水泥比為1：1時，攪拌桶容積0.39m3，滿桶時：用水300kg、水泥6袋；桶2/3處時：用水200kg、水泥4袋。

2.2 深、淺孔注漿工藝

（1）巷道深、淺孔注漿技術的特點：在巷道頂板布置深、淺錨注管各1組，兩幫幫部分別布置深、淺錨注管各1組，間距為20m；錨注管深孔采用42#鉆頭鉆孔，淺孔采用32#鉆頭鉆孔；錨注管深孔施工長度為10m，安裝錨注管長度為8m，錨注管淺孔施工長度為1m，安裝錨注管長度為1m；注漿孔內同時安裝淺部和深部兩根注漿管。（2）根據巷道圍巖的地質條件，淺孔注漿壓力為：正常注漿壓力不超過1.0MPa。淺孔注漿時，需要反復壓入，等到長管返水、返漿時暫停注漿。一個圓班后，進行深孔注漿，深孔注漿壓力為：正常注漿壓力不小于4MPa。（3）根據巷道注漿圍巖特征，每2排中間取一組驗收點，采用清水試壓法進行驗收，終壓不低于4MPa。（4）施工工藝：標孔→鉆孔→檢查鉆孔的質量→安裝注漿管及封孔部件→封孔→開泵注漿→注漿質量檢查→驗收。

2.3 深、淺孔注漿設備

（1）鉆進深、淺孔注漿孔，采用KMQTB/130風錘或MQT-130/3.0風動錨索機打眼。（2）與KMQTB/130風錘或MQT-130/3.0風動錨索機相配套的鉆桿、Ф42鉆頭和Ф32鉆頭若干。（3）ZBY-50/70-11電動注漿泵。（4）與電動注漿泵配套的主要進風管，型號為KJ-25×10、KJ-16×10等若干根。

3 巷道采用深、淺孔注漿技術安全技術措施

（1）進行深、淺孔錨注前，必須找凈巷道的頂、幫活矸危巖，加強頂板管理。（2）注漿人員要佩戴好勞動保護，佩帶防護眼鏡和手套；拌料及添料時，防止漿液濺傷眼睛或皮膚；拌料時，施工人員不得將身體任何部位伸入運行的攪拌桶內。（3）所有注漿管路的聯接，必須采用專用U型銷子；在絲扣連接處，必須上緊絲扣，聯接絲扣必須牢固可靠，并使用8#鐵絲進行二次保護。（4）施工人員不要站在正在注漿的錨注管正下方和正前方，注漿槍頭前后20m處，要設好警戒，未經允許不準人員隨意通過。（5）在進行注漿作業時，若需要人員登高作業，登高作業人員必須戴保險帶。（6）漿液制作時，嚴格掌握注漿技術參數與漿液配比要求，水灰比和注漿終壓值，必須滿足設計要求。（7）注漿期間，如果發現跑漿、或者壓力變化巨大等異常情況，必須立即停止注漿，待查明原因，處理好隱患后，方可恢復注漿。

4 修復巷道采取深、淺孔注漿技術加固效果分析

（1）先期進行深、淺孔注漿新技術的巷道，是位于-768m的中央軌道石門900～1000m段巷道，通過創新采取深、淺孔注漿技術加固后，現場布置位移點觀察，巷道的變形得到了有效的控制，兩年來沒有明顯位移量。（2）通過中央軌道石門的成功應用，接著在東一軌道石門、東一軌道大巷，以及東三軌道石門和軌道大巷，也相繼采用了深、淺孔注漿新技術，均取得了明顯的效果；接著在西區也全面推廣應用了此項技術，巷道一年多來都沒有出現變形位移量。（3）目前劉莊煤礦巷道失修現狀已經發生根本性改觀，巷修隊到了沒有失修巷道可修的良好境況。不光是維簡費、人工工資費節約了，而且能抽出巷修隊伍從事生產準備工作。

5 通過對比得出的結論

（1）相比傳統的注漿工藝，深、淺孔注漿技術不僅控制了巷道表層的破碎圍巖，更一步加固了深層破碎的圍巖，使之結合成整體。（2）相比傳統的巷道修復技術，如刷擴后錨索網噴、錨網索噴架設金屬棚和后期的傳統注漿，深、淺孔注漿施工工期快，修復成本低。（3）采用深、淺孔注漿技術，改善了巷道圍巖狀況，提高了圍巖本身的穩定性。