疊加應力軟煤巷道底板注漿加固應用

趙艷軍

（山西晉煤集團沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

1 現場概況

岳城煤礦15 號煤東軌道大巷、15 號煤東膠帶大巷、15 號煤東回風大巷是15 號煤三條永久大巷，頂板為近10 m 厚的堅硬灰巖，懸頂面積較大。受上覆3 號煤的殘留煤柱及采動影響，造成該區域頂板圍巖應力集中并互相疊加，巷道頂底板圍巖破碎程度較大，嚴重段底鼓量達到1 200 mm，兩幫收縮800 mm，嚴重影響了巷道和巷道內部管路的使用安全。為了控制巷道劇烈變形的趨勢，減少巷道翻修次數，岳城煤礦采用聯邦加固Ⅰ號作為加固材料，結合目前岳城煤礦15 號煤盤區大巷巷道變形破壞情況，初步確定加固巷道總長度約為980 m，巷道布置見圖1。

圖1 巷道布置圖

2 注漿方案

2.1 兩幫加固方案

兩幫注漿加固采用注漿錨桿和注漿錨索，如圖2 所示[1]：在巷幫施工兩排鉆孔，上下兩排鉆孔距離頂底板為0.8 m，鉆孔垂直間距1 m，水平排距6 m，與原巷幫支護錨桿距離較近時，可根據現場巷幫完整情況靈活調整。注漿3 d 時，在鉆孔平行位置施工補強錨索，間距2 m。

2.2 底板錨注方案

15 號煤東軌道大巷、15 號煤東膠帶大巷巷道底板破壞嚴重，巷修前首先對底板進行淺孔注漿[2]，其錨注方案如圖3 所示。

圖2 注漿鉆孔和補強錨索布置圖

圖3 十五號煤東軌道大巷/東膠帶大巷底板注漿錨桿、錨索布置平面圖（單位：mm）

2.2.1 底板注漿錨桿設計

在15 號煤東軌道大巷、15 號煤東膠帶大巷底板注漿鉆孔，每排3 根注漿錨桿，排距1 500 mm，采用氣動錨桿鉆機施工，鉆孔直徑Φ42 mm，深度2 000 mm，垂直底板施工。注漿錨桿為中空錨桿，型號為Φ25 mm×5 mm，前端1 000 mm 為封孔段，后部1 000 mm 為射漿孔段。每一排錨桿注漿完畢后，采用Φ16 mm鋼筋托梁連接，然后上托盤和螺母。

此外，為了使錨桿出漏部分不影響巷道行人和運輸，需要在每一排錨桿施工區域，首先對巷道切槽，切槽寬度150 mm，深度200 mm，注漿完成后進行切槽回填掩蓋，注漿方式同兩幫注漿。

2.2.2 底板注漿錨索設計

在15 號煤東軌道大巷、15 號煤東膠帶大巷底板布置注漿錨索，每排3 根錨索，排距3 000 mm，采用ZQJJ-200/1.8 氣動架柱式鉆機打孔，鉆頭直徑Φ76 mm，鉆孔深度8 000 mm，垂直底板施工。注漿錨索采用8 m 中空注漿錨索，每排錨索采用14 號槽鋼或廢舊鋼軌做底梁，底梁上穿三個錨索孔。

此外，為了使錨桿出漏部分不影響巷道行人和運輸，需要在每一排錨索施工區域，首先對巷道切槽，切槽寬度300 mm，深度200 mm，注漿完成后進行切槽回填掩蓋。

鉆孔施工完畢后，插入中空注漿錨索，插入灌漿管，向孔底灌注5 L 漿液，錨固長度4 000 mm，采用聯邦加固雙液漿，水灰質量比0.6∶1，灌注24 h 后即可進行張拉，張拉預緊力不低于100 kN[3]。在錨索錨固好以后，張拉之前，應進行封孔，在封孔時首先人工向錨索孔內塞棉紗，長度約1.0 m，可以采用直徑比錨索略大的鋼管套在錨索上，向內塞填棉紗。其布置情況如圖4 所示。

圖4 底板注漿錨索布置剖面圖（單位：mm）

3 現場效果及結論

3.1 注漿效果考察

該項目于2020 年1 月至2020 年8 月在岳城礦15 號煤東軌道大巷進行了工業性實驗，共布置652個注漿鉆孔。最大單孔注干料5 t，漿料9 t；平均每孔注干料約0.75 t，漿料約1.35 t；平均每米注漿干料約0.5 t，漿料約0.9 t；從現場煤壁漏出漿液看，漿液漏出后30 min 以內硬化，在煤幫上形成類似噴層的效果，結構緊密，硬度較大，灑落到地面上的漿液與散煤結合緊密；使用注漿錨桿（索）實現了錨注合一，全長錨固，簡化了傳統注漿+錨桿（索）補強的施工工序，施工1～3 d 后進行預緊，預緊力不低于150 kN。

3.2 礦壓觀測

在注漿后的巷道內布置表面位移觀測點6 個，其中15 號煤東軌道大巷布置1～3 號共計3 個測點，15 號煤東膠帶大巷布置4～6 號共計3 個測點，測得兩幫移近量及底鼓量數據如表1。

表1 表面位移變形量統計表

由上表數據可知，15 號煤東軌道大巷注漿加固完成后，巷道兩幫最大移近量69 mm，底鼓量最大為157 mm；15 號煤東膠帶大巷巷注漿加固完成后，兩幫移近量最大49 mm，底鼓量最大為41 mm，說明注漿對靜壓巷道的加固效果更好，使用聯邦加固Ⅰ號注漿加固材料和注漿錨桿（索）有效地控制了底鼓，較快速度改善了圍巖錨固特性。