岳城煤礦15號煤大巷注漿加固技術(shù)應(yīng)用

李 晉

（山西晉能控股煤業(yè)集團沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

引言

岳城煤礦按照生產(chǎn)銜接將開采15號煤層。巷道支護時，直接頂存在0.2 m左右的易風(fēng)化軟巖夾層，頂板圍巖出現(xiàn)不同程度的離層現(xiàn)象，導(dǎo)致錨桿、錨索出現(xiàn)不同程度的失效。針對這種類型的頂板，必須要在充分了解頂板及圍巖巖性的基礎(chǔ)上，通過合理匹配支護構(gòu)件，在頂板圍巖中實現(xiàn)高預(yù)緊力的有效擴散，保持頂板結(jié)構(gòu)的整體性，杜絕頂板在軟巖夾層位置產(chǎn)生離層或其他擴容有害變形，達到科學(xué)支護的目的。

1 工程概況

岳城煤礦主采3號、15號煤層。15號煤東軌道大巷為15號煤運輸大巷，巷道為矩形斷面，凈寬5.0 m、凈高3.0 m，凈斷面積15 m2。巷道北側(cè)鋪設(shè)一趟24 kg軌道，南側(cè)幫吊掛三趟管路（風(fēng)水排），北側(cè)幫吊掛一趟瓦斯管路。受頂板圍巖和上覆3#煤層采動的綜合影響，巷道出現(xiàn)了較大變形，主要表現(xiàn)為兩幫收縮，和持續(xù)性底鼓現(xiàn)象，由于該巷道服務(wù)年限較長，其圍巖穩(wěn)定與否直接對整個礦井生產(chǎn)造成影響。因此有必要對該段巷道進行注漿加固，提高巷道服務(wù)年限。

2 注漿方案

考慮到該段巷道條件比較復(fù)雜，持續(xù)性圍巖變形，僅通過注漿的方式加固圍巖難以達到控制巷道變形的目的。因此，本方案共涉及三個方面：一是巷道噴漿；二是巷幫、底板注漿；三是巷幫錨索補強支護。巷道加固前必須處理巷道幫鼓、底鼓，達到巷道設(shè)計規(guī)格。本次噴漿、注漿、錨索補強區(qū)域從15號煤東軌道大巷消防材料庫向西至一橫川約260 m。

2.1 噴漿施工參數(shù)

15號煤大巷注漿加固前必須全段面進行噴漿加固，噴漿厚為100 mm，混凝土強度等級為C20，水泥為42.5號普通硅酸水泥。水泥、石子、砂的質(zhì)量比為1∶2∶2，水泥、水、砂、石子、速凝劑的質(zhì)量比為1∶0.45∶2.01∶2.01∶0.05重量比，速凝劑的參量為水泥的5%。

2.2 注漿鉆孔施工參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場條件，注漿設(shè)計方案：采用AB料注漿，對巷道兩幫和底板進行注漿加固，根據(jù)現(xiàn)場使用情況也可采用水泥漿灌注。分別在巷道兩幫及底板施工注漿鉆孔，布置形式如圖1所示。

圖1 巷道幫部鉆孔剖面示意圖（單位：mm）

巷道幫部注漿鉆孔參數(shù)如表1：

表1 巷道幫部注漿鉆孔施工參數(shù)表

底部加固采用“深孔錨索注漿”方式，其鉆孔布置如圖2：

圖2 巷道底部鉆孔平面布置示意圖（未標單位：mm）

巷道幫部注漿鉆孔參數(shù)如表2：

表2 巷道底板注漿鉆孔施工參數(shù)表

巷道底板使用型號為SKP22-1/1720-9300錨索進行加固，配套24 kg軌道和鋼筋托梁?，F(xiàn)場施工時，對底板逐排打孔注漿，防止串漿。

2.3 幫部錨索補強

巷道兩幫采用錨索補強+注漿方式，巷道幫部注漿施工前，巷道幫部施工錨索補強，幫部每排以3-0-3方式施工三根錨索，采用SKP22-1/1720-4300高強度錨索，排距2 000 mm，間距1 100 mm，上部錨索距頂400 mm，下部錨索距底500 mm，錨索安裝角度與幫部垂直。

3 注漿工藝

3.1 注漿系統(tǒng)

注漿系統(tǒng)如圖3所示：

圖3 注漿系統(tǒng)連接示意圖

如圖，注漿系統(tǒng)采用兩個QB260氣動攪拌桶，分別加注聯(lián)邦注漿雙液材料A料和B料，系統(tǒng)注入清水后攪拌桶啟動，攪拌后分別進入兩個成漿桶，經(jīng)2ZBQ50/19氣動雙液注漿泵加壓后依次進入煤體混合，混合后A料、B料在3~10 min內(nèi)快速凝結(jié)，在1~8 h內(nèi)達到8~15 MPa，滿足注漿加固工藝要求。

3.2 防漏漿技術(shù)

如果在注漿時發(fā)生漏漿，首先立即暫停注漿泵，調(diào)小節(jié)流閥，減緩注漿的速度，注漿泵暫停時間不宜大于3 min，隨后每3 min再啟動一次注漿泵，直到已注漿液能夠有效封堵漏漿裂隙，且注漿強度滿足施工要求。此外，由于注漿時注漿壓力與漿液流速同步變化，為防止注漿過慢導(dǎo)致漿液沉淀、凝固或注漿過快不上漿，必須根據(jù)現(xiàn)場條件和漿液配比濃度嚴格控制注漿速度，避免漿缸筒、活塞密封件發(fā)生不必要磨損。

4 現(xiàn)場實施

本方案于2018年11月15號煤東軌大巷進行了效果試驗，試驗段為100~1 100 m，長度為1 000 m。采用十字布點法在巷道內(nèi)安設(shè)2處表面位移測站，監(jiān)測結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖5 2號測站監(jiān)測曲線

由圖4監(jiān)測曲線可知：巷道頂?shù)装遄{加固后，1#測站巷道頂?shù)装逡平孔畲鬄?40 mm，其中頂板圍巖變化量為9 mm，底板鼓起量為131 mm；左右兩幫最大變化量為141 mm。巷道頂?shù)装遄{加固后，2號測站巷道頂?shù)装逡平孔畲鬄?70 mm，其中頂板圍巖變化量為11 mm，底板鼓起量為159 mm；左右兩幫最大變化量為132 mm，變化范圍均符合巷道設(shè)計要求。

圖4 1號測站監(jiān)測曲線

5 結(jié)論

巷道改變支護設(shè)計后，巷道頂?shù)滓平孔畲笠七M量為170 mm，兩幫移近量最大為141 mm，巷道圍巖保持了完整性，提供的支護參數(shù)能滿足生產(chǎn)和安全要求。通過對頂板動態(tài)判定，選取對應(yīng)的支護方案，有效避免了支護過?，F(xiàn)象，提高了掘進效率，節(jié)約了材料成本，達到了降本增效的目的。