岳城煤礦15號(hào)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(tuán)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(kāi)采15號(hào)煤層。巷道支護(hù)時(shí)，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(duì)這種類(lèi)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(guò)合理匹配支護(hù)構(gòu)件，在頂板圍巖中實(shí)現(xiàn)高預(yù)緊力的有效擴(kuò)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(kuò)容有害變形，達(dá)到科學(xué)支護(hù)的目的。

1 工程概況

岳城煤礦主采3號(hào)、15號(hào)煤層。15號(hào)煤東軌道大巷為15號(hào)煤運(yùn)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(dòng)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(zhǎng)，其圍巖穩(wěn)定與否直接對(duì)整個(gè)礦井生產(chǎn)造成影響。因此有必要對(duì)該段巷道進(jìn)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(guò)注漿的方式加固圍巖難以達(dá)到控制巷道變形的目的。因此，本方案共涉及三個(gè)方面：一是巷道噴漿；二是巷幫、底板注漿；三是巷幫錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。巷道加固前必須處理巷道幫鼓、底鼓，達(dá)到巷道設(shè)計(jì)規(guī)格。本次噴漿、注漿、錨索補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域從15號(hào)煤東軌道大巷消防材料庫(kù)向西至一橫川約260 m。

2.1 噴漿施工參數(shù)

15號(hào)煤大巷注漿加固前必須全段面進(jìn)行噴漿加固，噴漿厚為100 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，水泥為42.5號(hào)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(chǎng)條件，注漿設(shè)計(jì)方案：采用AB料注漿，對(duì)巷道兩幫和底板進(jìn)行注漿加固，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(biāo)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(hào)為SKP22-1/1720-9300錨索進(jìn)行加固，配套24 kg軌道和鋼筋托梁。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，對(duì)底板逐排打孔注漿，防止串漿。

2.3 幫部錨索補(bǔ)強(qiáng)

巷道兩幫采用錨索補(bǔ)強(qiáng)+注漿方式，巷道幫部注漿施工前，巷道幫部施工錨索補(bǔ)強(qiáng)，幫部每排以3-0-3方式施工三根錨索，采用SKP22-1/1720-4300高強(qiáng)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(gè)QB260氣動(dòng)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(dòng)，攪拌后分別進(jìn)入兩個(gè)成漿桶，經(jīng)2ZBQ50/19氣動(dòng)雙液注漿泵加壓后依次進(jìn)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(dá)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(shí)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(shí)間不宜大于3 min，隨后每3 min再啟動(dòng)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(qiáng)度滿足施工要求。此外，由于注漿時(shí)注漿壓力與漿液流速同步變化，為防止注漿過(guò)慢導(dǎo)致漿液沉淀、凝固或注漿過(guò)快不上漿，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和漿液配比濃度嚴(yán)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(chǎng)實(shí)施

本方案于2018年11月15號(hào)煤東軌大巷進(jìn)行了效果試驗(yàn)，試驗(yàn)段為100~1 100 m，長(zhǎng)度為1 000 m。采用十字布點(diǎn)法在巷道內(nèi)安設(shè)2處表面位移測(cè)站，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖5 2號(hào)測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線

由圖4監(jiān)測(cè)曲線可知：巷道頂?shù)装遄{加固后，1#測(cè)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(hào)測(cè)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(jì)要求。

圖4 1號(hào)測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線

5 結(jié)論

巷道改變支護(hù)設(shè)計(jì)后，巷道頂?shù)滓平孔畲笠七M(jìn)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(hù)參數(shù)能滿足生產(chǎn)和安全要求。通過(guò)對(duì)頂板動(dòng)態(tài)判定，選取對(duì)應(yīng)的支護(hù)方案，有效避免了支護(hù)過(guò)剩現(xiàn)象，提高了掘進(jìn)效率，節(jié)約了材料成本，達(dá)到了降本增效的目的。