破碎圍巖注漿加固技術(shù)研究

摘 要：結(jié)合孫莊礦四采區(qū)泵房加固工程的應(yīng)用，簡述了注漿加固技術(shù)方案，介紹了注漿加固工藝及設(shè)備性能，總結(jié)了該技術(shù)的特點(diǎn)和適用條件，分析了該技術(shù)的應(yīng)用效果，結(jié)果表明，通過采用新聯(lián)邦注漿材料，有效控制了圍巖變形，降低了加固成本，達(dá)到預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：工程軟巖;注漿加固;錨注聯(lián)合支護(hù)

孫莊礦四采區(qū)泵房施工于2016年初，為U型鋼支護(hù)巷道，下寬5.2m，中高5m，長度36m，受礦壓影響巷道變形速度較快，于2017年中整修過一次，并加打錨索加強(qiáng)支護(hù)，至2018年初巷道又產(chǎn)生較大變形，將要影響正常使用。

四采區(qū)泵房位于一座煤之上層位，圍巖巖性主要為砂泥巖互層，屬于節(jié)理化高應(yīng)力軟巖硐室的范疇，整修后補(bǔ)打了錨索支護(hù)，但是并未實(shí)現(xiàn)有效控制變形的目的，效果不佳，故要控制圍巖變形破壞務(wù)必采取其它有效措施。經(jīng)研究分析，受集中地應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力及巖層層位的影響，巷道已經(jīng)形成了較大的圍巖松動(dòng)圈，圍巖傳遞的壓力已超出了錨索-U鋼聯(lián)合支護(hù)可以承受的有效抵抗范圍，進(jìn)一步加劇了巷道變形，從而使圍巖松動(dòng)圈變得更大是該措施效果不佳的主要原因。

1 注漿加固方案

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體條件，確定對(duì)四采區(qū)泵房兩幫和頂板進(jìn)行注漿加固，工程量36m。注漿材料采用新型聯(lián)邦注漿材料。該材料滲透性較強(qiáng)，為與煤巖體均有較高的粘合力的高分子聚合物，在壓力作用下可滲透到微裂隙之中，混合后反應(yīng)膨脹凝固，形成致密的網(wǎng)絡(luò)骨架體，對(duì)破碎煤巖體起到有效的固結(jié)作用。

2 注漿工藝、參數(shù)及設(shè)備

2.1 注漿孔布置

注漿孔采用排式布置，排距2m，間距2m（1.2m），每排孔數(shù)4～8個(gè)，根據(jù)實(shí)際巷道位置關(guān)系進(jìn)行布置，確保注漿孔終端距離自由面不小于3m。深部注漿孔與淺部注漿孔交錯(cuò)布置，頂板深部孔深6m，淺部孔深3m;泵房與車場(chǎng)之間巖柱深部孔深4m，淺部孔深2m;泵房小井側(cè)只打6m深孔。注漿巷道范圍：四采區(qū)泵房從1#泵井往回3m處，至5#泵井往前3m處，巷道長度36m，預(yù)計(jì)19排，共需打設(shè)注漿孔數(shù)118個(gè)。

2.2 單孔注漿量與注漿終壓

由于巖體破碎，裂隙非常多，無法使用公式計(jì)算單孔注漿量，故單孔注漿量以實(shí)際達(dá)到壓力所需注漿量為準(zhǔn)。其注漿終壓的設(shè)計(jì)主要依據(jù)巖體的承受能力、最小抵抗面及注漿段圍巖情況因素確定為2.5MPa，擴(kuò)散半徑隨巖層裂隙變化為1.5至2.0m。

2.3 注漿施工工藝

工藝流程依次為：首先標(biāo)孔位置、檢查注漿管質(zhì)量和安裝注漿管;然后準(zhǔn)備漿液、開泵注漿、凝固;最后檢查注漿質(zhì)量、驗(yàn)收。

2.4 施工機(jī)具

當(dāng)局部頂板較硬時(shí)，鉆孔施工時(shí)應(yīng)使用錨桿鉆機(jī)配相應(yīng)的接長鉆桿和鉆頭，鉆頭直徑42mm，同時(shí)打眼時(shí)應(yīng)確保孔角度和深度等指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 注漿設(shè)備

注漿泵采用進(jìn)口多功能專用氣動(dòng)雙液注漿泵;配套供風(fēng)管直徑、高壓管、出漿管直徑分別為Φ16mm、20m、Φ10mm。

2.6 注漿效果檢驗(yàn)

注漿結(jié)束后，對(duì)四采區(qū)泵房進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)以兩幫移進(jìn)量為主。

3 注漿施工安全技術(shù)措施

（1）封孔時(shí)禁止正面面對(duì)，在開啟注漿閥門前務(wù)必保證注漿管內(nèi)脈沖壓力已全部釋放。

（2）非作業(yè)人員（即包括注漿前方觀察人員、以及非打鉆、注漿相關(guān)人員）要求佩戴好相應(yīng)防護(hù)用品，并保證能夠隨時(shí)與注漿泵司機(jī)取得聯(lián)系，其作業(yè)安全距離務(wù)必保證在注漿加固區(qū)域6m以外進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀察。

（3）注漿泵司機(jī)要能夠隨時(shí)聯(lián)系前方觀察人員，并時(shí)刻關(guān)注泵的壓力和吸漿量的變化。

（4）配漿人員要時(shí)刻關(guān)注泵的吸漿情況，保證其漿液不吸空，保持配比適中的狀態(tài)。

（5）注漿完畢后馬上用清水清洗管路，并將泵和管路等設(shè)備均整理放置整齊。

（6）注漿時(shí)連接管路務(wù)必用標(biāo)準(zhǔn)的“U”型銷子，嚴(yán)禁使用鐵絲代替。

（7）施工地點(diǎn)在打眼和注漿施工前，應(yīng)先敲幫問頂，排除頂、幫活噴漿層。

（8）一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，如巖壁松動(dòng)、跑（漏）漿、注漿壓力驟降等，應(yīng)立即停止注漿，并查明原因采取措施進(jìn)行解決處理，然后注漿施工才能繼續(xù)進(jìn)行。

4 注漿加固效果分析

注漿結(jié)束后，觀察巷道變形量，檢驗(yàn)效果。注漿前巷道兩幫每月移進(jìn)量0.1m左右，2018年6月初巷道凈寬約為4.2m，注漿后兩幫移進(jìn)量顯著減少，11月初測(cè)量巷道凈寬約為4.1m，并趨于穩(wěn)定，有效控制了巷道兩幫收縮。注漿加固有效阻止泵房圍巖變形，確保泵房在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)能夠正常使用，使得四采區(qū)排水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常;減少整修工程量，減少危險(xiǎn)性作業(yè)的次數(shù)，促進(jìn)孫莊礦經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有很大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

5 本注漿加固技術(shù)主要特點(diǎn)

（1）采用了新型聯(lián)邦注漿材料，既保留了原材料優(yōu)異的力學(xué)性能，又避免了可燃的缺點(diǎn)。

（2）四采區(qū)泵房注漿滯后時(shí)間約為2年，裂隙極多，圍巖破碎，表層圍巖呈塊狀，經(jīng)注漿加固后，產(chǎn)生了顯著的效果，擴(kuò)大了注漿加固技術(shù)的適用范圍。

（3）采用深孔、淺孔交替布置，距臨近巷道不小于3m，極大的減少了鉆孔工程量。

（4）漿液反應(yīng)不發(fā)熱，單孔注漿量大大提高，有利于漿液在縫隙中充分?jǐn)U散充填，便于快速達(dá)到設(shè)計(jì)壓強(qiáng)，保證了注漿效果的同時(shí)，減小了工作量，便于施工。

6 結(jié)論

（1）注漿材料的選取是關(guān)鍵，孫莊礦采用的是新聯(lián)邦注漿材料，明顯提高了其注漿加固效果。

（2）要合理選用注漿設(shè)備的性能參數(shù)，尤其是注漿泵的壓力指標(biāo)，壓力過高會(huì)導(dǎo)致原本就破碎的圍巖更加破碎;壓力低則注漿效果差。

（3）選擇合理的注漿施工工藝，有利于提高破碎圍巖的注漿效率以及巷道加固效果。

（4）滯后注漿加固圍巖技術(shù)的選用，提高了巷道圍巖體的承載能力，使得工程軟巖巷道變形問題得以有效解決，確保了泵房的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低了巷道整修費(fèi)用;此外，該項(xiàng)目對(duì)于錨注聯(lián)合支護(hù)體系的應(yīng)用有了進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)已變形整修過的巷道應(yīng)用注漿技術(shù)加固提供了成功案例，豐富了工程軟巖加固技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

作者簡介：張耀華（1988-），男，河北邯鄲人，本科，助理工程師，2016年6月畢業(yè)于河北工程大學(xué)，在邯鄲市孫莊采礦有限公司掘進(jìn)區(qū)工作，研究方向：礦山壓力與圍巖控制。