動壓影響巷道超前注漿加固技術的應用

李冰哲

（山西晉煤集團沁秀公司岳城煤礦， 山西 晉城 048006）

引言

在維護巷道穩定的各種控制手段中，超前注漿等地質體改造的辦法是維護巷道穩定的一種主動辦法，由于注漿具有良好封閉性，成為控制巷道變形的關鍵手段。注漿是借助于外力把漿液注入到巖體中，產生充填、擠壓、壓密、固結、封堵作用，形成強度高、抗滲性好、穩定性強的密實結構體，從而達到改善巖體物理力學性質的目的。以岳城煤礦1306 工作面為例，回采前在動壓影響復用巷道進行了超前注漿，圍巖控制效果顯著，具有一定的實踐意義[1]。

1 現場概況

1306 工作面位于岳城礦東翼一盤區，標高450 m，地面位于向陽崖村以西，老墳腰村以南，小東山風井以北。井下位置及四鄰采掘情況東為1305 工作面（已回采完），南為東四盤區西翼輔助運輸巷、東四盤區西翼膠帶巷（已掘），西為東區北翼輔助運輸巷、東區北翼膠帶大巷（已掘），北為1307 工作面（未掘）。目前1306 工作面已進入回采階段。進風順槽巷道、回風順槽巷道受動壓影響，多處頂底板圍巖應力集中，存在不同程度的網包和底鼓現象，頂底板最大移近量達到617 mm，圍巖變形嚴重，難以保證回采進度。因此非常有必要在工作面超前支護及變形劇烈段進行注漿，保證巷道圍巖的整體塑性。

2 注漿方案

2.1 注漿孔布置

采用聯邦加固Ⅱ號注漿加固材料。使用時加水攪拌，水灰質量比（0.8～1.0）∶1，根據圍巖破碎程度和漏漿情況調整。注漿孔位置位于切眼后方15 m 左右，鉆孔間距6 m，深度8 m，垂直于煤幫施工，孔徑42 mm，上排鉆孔距離頂板1.5 m，下排鉆孔距離底板1.5 m，如圖1。

圖1 鉆孔布置圖

2.2 注漿設備

本次注漿使用ZBQ 型氣動注漿泵，可以長時間堵轉而無發熱問題；供氣壓力0.4～0.6 MPa，注漿壓力0～19 MPa，最大流量40 L/min；在泵隨注漿壓力變化而自動調節排漿量時，能自動保持兩種漿液的配比不變；攪拌桶使用QB150 煤礦用氣動式攪拌桶，適用于經常變換地點的注漿施工。

注漿管采用3 段2 m 長的4 分鍍鋅鋼管連接，在端頭0.2 m 處也纏上棉紗，錨桿出露煤壁0.1 m，如圖2。

圖2 注漿管示意圖（單位：mm）

2.3 注漿工藝

1）設備布置：注漿前按要求把注漿設備放置在合適位置，先將風管打開，吹去其中殘留水及雜物，然后將設備與閥門、高壓管路連接牢固，用清水沖洗泵體及管路，檢查設備是否運轉正常。

2）漿液配置：現場采用漿液攪拌桶攪拌配制，每次攪拌3 袋料，先按0.8∶1 的水灰質量比將60 kg清水加入拌料桶內，再加入聯邦加固Ⅱ號注漿材料，混合攪拌均勻[2]。

3）注漿工序：當上述步驟都準備就緒時，可以開始注漿。先從小到大的順序緩慢打開注漿泵的供風閥門進行注漿。兩種漿液分別由吸漿管A、B 吸入，經注漿泵水泥缸，進入出漿管，再經過混合器混合，在泵壓力作用下通過注漿錨桿進行注漿。見圖3。

圖3 注漿設備系統示意圖

4）注漿參數：正常注漿水灰質量比0.8～1.0，漏漿嚴重時可適當降低水灰質量比，最低控制在0.7∶1。注漿封孔水灰質量比為0.7∶1，注漿壓力保持在4～7 MPa。

3 現場效果

3.1 鉆孔窺視

在工作面超前支護外未注漿區域布置1 號鉆孔，在超前支護注漿處同等位置布置2 號鉆孔，分別對兩鉆孔0.4 m、4 m 處進行鉆孔窺視，得其窺視結果如圖4、圖5 所示。

圖4 1 號窺視鉆孔窺視結果

圖5 2 號窺視鉆孔窺視結果

由圖4、圖5 可知：1 號鉆孔在距離孔口0.4 m范圍內出現兩條細小裂隙，之后未發現裂隙，4 m 處存在多處裂隙且間隔較大；2 號鉆孔在距離孔口0.4 m位置發現第一條裂隙，被漿液充滿，4 m 位置發現第二條裂隙，被漿液充滿。說明超前工作面注漿后，已注漿區域裂隙基本被漿液有效填充，圍巖整體良好；未注漿區域在注漿區域影響下裂隙不再發育，保持了圍巖的整體塑性，注漿效果較好[3]。

3.2 變形觀測

在工作面后方70 m、50 m、20 m 和工作面正前布置測點，對巷道變形速度和頂底板移近量進行分析：

1）工作面后方70 m 以后，兩幫變形速度小于5 mm/d，頂底板移近速度小于8 mm/d，在工作面后方約130 m 以后趨于穩定，工作面后方60～135 m 兩幫累計移近量47 mm，頂底板累計移近量83 mm。

2）工作面后方50 m 以后，兩幫變形速度小于12 mm/d，頂底板移近速度小于12 mm/d，在工作面后方約100 m 以后趨于穩定，工作面后方40.8～108 m兩幫累計移近量135 mm，頂底板累計移近量145 mm。

3）工作面后方20 m 以后，兩幫變形速度小于10 mm/d，頂底板移近速度小于12 mm/d，在工作面后方約90 m 變形速度減小到2 mm/d 以下，工作面后方14.4～88 m 兩幫累計移近量184.8 mm，頂底板累計移近量235 mm。

4）工作面前方10 m 左右巷道變形速度最大，兩幫可達35 mm/d，頂底板可達25 mm/d；兩幫變形速度工作面推過后迅速減小，30 m 以后兩幫變形速度小于5 mm/d，而頂底板移近速度在工作面推過25 m后仍然維持在較高水平，直到工作面后方30 m 后，迅速減小到5 mm/d 以下，工作面前方15.6 m 到工作面后方48 m，兩幫累計移近量291 mm，頂底板累計移近量524 mm。

4 結論

超前工作面注漿后，已注漿區域裂隙基本被漿液有效填充，未注漿區域在注漿區域影響下裂隙不再發育，保持了圍巖的整體塑性；從工作面前方20 m到工作面后方70 m，工作面超前支護至動壓影響100 m 范圍內，兩幫平均移近量294 mm，頂底板平均移近量394 mm，工作面前方10 m 到工作面后方30 m為變形速度最大區域，應重點加強該段區域的圍巖控制。