破碎圍巖注漿加固技術研究

摘 要：結合孫莊礦四采區泵房加固工程的應用，簡述了注漿加固技術方案，介紹了注漿加固工藝及設備性能，總結了該技術的特點和適用條件，分析了該技術的應用效果，結果表明，通過采用新聯邦注漿材料，有效控制了圍巖變形，降低了加固成本，達到預期目的。

關鍵詞：工程軟巖;注漿加固;錨注聯合支護

孫莊礦四采區泵房施工于2016年初，為U型鋼支護巷道，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，并加打錨索加強支護，至2018年初巷道又產生較大變形，將要影響正常使用。

四采區泵房位于一座煤之上層位，圍巖巖性主要為砂泥巖互層，屬于節理化高應力軟巖硐室的范疇，整修后補打了錨索支護，但是并未實現有效控制變形的目的，效果不佳，故要控制圍巖變形破壞務必采取其它有效措施。經研究分析，受集中地應力、構造應力及巖層層位的影響，巷道已經形成了較大的圍巖松動圈，圍巖傳遞的壓力已超出了錨索-U鋼聯合支護可以承受的有效抵抗范圍，進一步加劇了巷道變形，從而使圍巖松動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

結合現場具體條件，確定對四采區泵房兩幫和頂板進行注漿加固，工程量36m。注漿材料采用新型聯邦注漿材料。該材料滲透性較強，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，混合后反應膨脹凝固，形成致密的網絡骨架體，對破碎煤巖體起到有效的固結作用。

2 注漿工藝、參數及設備

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4～8個，根據實際巷道位置關系進行布置，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布置，頂板深部孔深6m，淺部孔深3m;泵房與車場之間巖柱深部孔深4m，淺部孔深2m;泵房小井側只打6m深孔。注漿巷道范圍：四采區泵房從1#泵井往回3m處，至5#泵井往前3m處，巷道長度36m，預計19排，共需打設注漿孔數118個。

2.2 單孔注漿量與注漿終壓

由于巖體破碎，裂隙非常多，無法使用公式計算單孔注漿量，故單孔注漿量以實際達到壓力所需注漿量為準。其注漿終壓的設計主要依據巖體的承受能力、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：首先標孔位置、檢查注漿管質量和安裝注漿管;然后準備漿液、開泵注漿、凝固;最后檢查注漿質量、驗收。

2.4 施工機具

當局部頂板較硬時，鉆孔施工時應使用錨桿鉆機配相應的接長鉆桿和鉆頭，鉆頭直徑42mm，同時打眼時應確保孔角度和深度等指標符合標準。

2.5 注漿設備

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

2.6 注漿效果檢驗

注漿結束后，對四采區泵房進行礦壓監測，觀測數據以兩幫移進量為主。

3 注漿施工安全技術措施

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

（2）非作業人員（即包括注漿前方觀察人員、以及非打鉆、注漿相關人員）要求佩戴好相應防護用品，并保證能夠隨時與注漿泵司機取得聯系，其作業安全距離務必保證在注漿加固區域6m以外進行遠距離觀察。

（3）注漿泵司機要能夠隨時聯系前方觀察人員，并時刻關注泵的壓力和吸漿量的變化。

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

（5）注漿完畢后馬上用清水清洗管路，并將泵和管路等設備均整理放置整齊。

（6）注漿時連接管路務必用標準的“U”型銷子，嚴禁使用鐵絲代替。

（7）施工地點在打眼和注漿施工前，應先敲幫問頂，排除頂、幫活噴漿層。

（8）一旦發現異常情況，如巖壁松動、跑（漏）漿、注漿壓力驟降等，應立即停止注漿，并查明原因采取措施進行解決處理，然后注漿施工才能繼續進行。

4 注漿加固效果分析

注漿結束后，觀察巷道變形量，檢驗效果。注漿前巷道兩幫每月移進量0.1m左右，2018年6月初巷道凈寬約為4.2m，注漿后兩幫移進量顯著減少，11月初測量巷道凈寬約為4.1m，并趨于穩定，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長的時間內能夠正常使用，使得四采區排水系統運轉正常;減少整修工程量，減少危險性作業的次數，促進孫莊礦經濟發展，具有很大的社會經濟效益。

5 本注漿加固技術主要特點

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

（2）四采區泵房注漿滯后時間約為2年，裂隙極多，圍巖破碎，表層圍巖呈塊狀，經注漿加固后，產生了顯著的效果，擴大了注漿加固技術的適用范圍。

（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）漿液反應不發熱，單孔注漿量大大提高，有利于漿液在縫隙中充分擴散充填，便于快速達到設計壓強，保證了注漿效果的同時，減小了工作量，便于施工。

6 結論

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

（2）要合理選用注漿設備的性能參數，尤其是注漿泵的壓力指標，壓力過高會導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轉，降低了巷道整修費用;此外，該項目對于錨注聯合支護體系的應用有了進一步發展，對已變形整修過的巷道應用注漿技術加固提供了成功案例，豐富了工程軟巖加固技術經驗，具有廣闊的推廣應用前景。

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