動壓影響下的巷道深淺孔注漿加固技術(shù)研究

陳 帥

（晉能控股煤業(yè)集團晟泰能源投資有限公司機電安裝分公司，山西 臨汾 043500）

1 4313 工作面概況

晉能控股煤業(yè)集團長平礦43132 巷為4313 大采高工作面回風(fēng)巷，作為下一個工作面的進風(fēng)巷，是典型的二次采動影響巷道。巷道工作面采高6.0 m，沿頂沿底掘進，寬度為5.5 m，采用U+L 通風(fēng)方式，凈煤柱寬度為35 m，巷道圍巖強度低，節(jié)理、裂隙發(fā)育，煤柱穩(wěn)定性差。受4313 工作面回采動壓影響，巷道變形極大，難以保留。針對此問題，負責(zé)43132 巷現(xiàn)場施工的晟泰公司采用深、淺孔交替注漿技術(shù)加固圍巖，有效加固了巷道松軟破碎區(qū)，提高了巷道圍巖的整體強度和錨固力，對巷道變形起到了很好的控制作用。4313 大采高工作面巷道布置圖如圖1 所示。

圖1 4313 大采高工作面巷道布置圖

2 注漿加固方案

2.1 深、淺孔交替注漿

根據(jù)43132 巷現(xiàn)場條件，巷道受采動影響，表面圍巖極度破碎，淺部破碎圍巖導(dǎo)致注漿時漏漿嚴(yán)重，大大影響注漿效果?；诖耍岢隽瞬捎蒙?、淺孔交替的注漿方案：先在巷道淺部圍巖處進行淺孔注漿，以提高表面圍巖強度、封堵圍巖表面裂隙；再進行深孔注漿以加固圍巖深部，使圍巖成為完整承載體[1-2]。采用深、淺孔交替注漿技術(shù)對巷道進行加固，當(dāng)工作面推進至距離回采巷道200 m 時，先進行淺孔注漿，以加固表層圍巖，待工作面推進距回采巷道100 m時再進行二次注漿加固。經(jīng)過二次注漿加固，可有效改善巷道圍巖力學(xué)性能，提高圍巖承載力和整體性，控制巷道變形破壞。

2.2 注漿加固材料

注漿加固材料采用研發(fā)的新型雙液加固材料，兩種漿液在混合5 min 左右后失去流動性，15 min 后完全固化，漿液擴散半徑可達3～6 m，漿液水灰質(zhì)量比為（0.8～1.0）∶1，注漿過程中可根據(jù)圍巖破碎程度和漏漿情況調(diào)整水灰比。新型注漿材料抗壓強度如表1 所示。

表1 不同水灰質(zhì)量比、不同時間下的新型注漿材料抗壓強度 MPa

2.3 注漿加固設(shè)備

注漿加固設(shè)備采用2ZBQ 型注漿氣動泵，該泵在井下所需供氣壓力為0.4～0.6 MPa，注漿壓力可達0～19 MPa，結(jié)構(gòu)可靠，使用時未出現(xiàn)超壓問題。此外，還采用2 臺QB150 氣動式注漿攪拌桶，該攪拌桶質(zhì)量小、易于搬運、攪拌效率高，可使?jié){液與水充分混合[3-4]。

2.4 注漿鉆孔布置

基于深、淺孔交替注漿思路，注漿鉆孔參數(shù)的確定如下所述。

2.4.1 巷道兩幫注漿參數(shù)

根據(jù)實際情況，在43132 巷布置上下兩排注漿鉆孔，下排為一次注漿淺孔，上排為二次注漿深孔，上下排鉆孔間距為2 000 mm，下排鉆孔距離底板1 100 mm。結(jié)合長平礦現(xiàn)場注漿擴散半徑，同排鉆孔之間間距設(shè)為6 000 mm，注漿鉆孔布置如下頁圖2、圖3 所示。

圖2 巷幫注漿鉆孔布置平面圖

圖3 巷幫注漿鉆孔布置剖面圖

鉆孔孔徑為42 mm，鉆孔垂直于煤壁打設(shè)，淺孔封孔深度不小于1 000 mm，深孔封孔深度不小于2 000 mm。一次注漿時水灰質(zhì)量比為0.6∶1，二次注漿時水灰質(zhì)量比為0.7∶1。A 料與B 料分別在不同的攪拌桶里攪拌，注漿時確保A 料和B 料漿液質(zhì)量配比為1∶1。淺部一次注漿壓力為1 MPa，深部二次注漿壓力為2 MPa，且注漿壓力可根據(jù)現(xiàn)場注漿量的大小和漏漿情況進行調(diào)整。

2.4.2 巷道底板注漿參數(shù)

為了從整體控制巷道圍巖的有害變形，在巷道兩幫注漿加固的同時進行底板注漿加固，以全面提高巷道整體強度，防止巷道底鼓間接引起的兩幫變形破壞。鉆孔布置在巷道中部，鉆孔孔深6 000 mm，鉆孔排距為3 000 mm，并可根據(jù)現(xiàn)場條件進行局部調(diào)整。鉆孔采用TXU-75 型鉆機打孔，鉆孔與底板巖面垂直打設(shè)。采用一次性全長注漿，注漿終止壓力為1.5～2 MPa。

2.5 防漏漿技術(shù)

漏漿是注漿過程中的常見問題，漏漿會導(dǎo)致巷道注漿量小，注漿壓力不達標(biāo)等一系列問題，嚴(yán)重影響巷道注漿的加固效果。根據(jù)現(xiàn)場注漿經(jīng)驗，漏漿時可采用間歇注漿防漏等技術(shù)，具體為：當(dāng)巷道煤壁漏漿嚴(yán)重時，可暫停注漿或調(diào)整節(jié)流閥來降低注漿速度，停止注漿時間不得超過3 min，以防止?jié){液逐漸固化堵塞管路；每3 min 左右打泵一次，讓活塞進行往返運動，以促進管內(nèi)漿液蠕動，防止堵管；間歇性3 min 打泵一次，直到巷道表面漿液不外漏，表層漿液有初凝跡象，再開始正常注漿；如又發(fā)生嚴(yán)重漏漿，則繼續(xù)重復(fù)此步驟。當(dāng)遇到煤壁裂隙較大，無法通過間歇注漿止漏時，可采用棉紗、木屑等材料封堵裂隙，待封堵嚴(yán)實后再進行注漿，實現(xiàn)有效堵漏。

3 應(yīng)用效果

在長平礦43132 巷進行了1 000 m 深、淺孔交替注漿試驗，并對礦壓進行監(jiān)測。通過對礦壓數(shù)據(jù)整理分析得到：采用深、淺孔交替注漿加固后，工作面兩幫累計移近量約294 mm，頂?shù)装謇塾嬕平繛?94 mm，距工作面135 m 后的巷道變形趨于穩(wěn)定，巷道得以順利保留。該巷未注漿區(qū)域兩幫變形量可達800 mm，頂?shù)装遄冃瘟靠蛇_1 200 mm。通過對比可知，采用深、淺孔交替注漿加固圍巖后，巷道變形明顯減小，該技術(shù)對巷道變形破壞起到了很好的控制作用。