六盤區(qū)煤層大巷注漿加固技術(shù)應(yīng)用

韓吉祥

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)長平公司，山西 晉城 048006）

1 工程概況

長平礦六盤區(qū)位于井田的西南部區(qū)域，主采3#煤層平均厚度為5.3 m，盤區(qū)內(nèi)有3 座村莊。六盤區(qū)存在大小不均勻的陷落柱34 個(gè)，其中，最小長軸約60 m，最大長軸約280 m。六盤區(qū)內(nèi)斷層共有19 個(gè)，落差5～15 m 不等，六盤區(qū)小型斷層及裂隙更加發(fā)育，區(qū)內(nèi)賦存貫穿六盤區(qū)近南北走向的4 個(gè)大型褶皺。

長平礦六盤區(qū)大巷包括第一回風(fēng)巷、第二回風(fēng)巷、膠帶巷、主運(yùn)巷、輔運(yùn)巷，其位置分布圖如圖1。各巷道為矩形斷面，其凈寬為5.8 m，凈高為2.89 m，凈斷面積16.762 m2。3#煤層存在強(qiáng)度低，節(jié)理、裂隙發(fā)育，沿煤層頂?shù)装寰蜻M(jìn)的大巷斷面較大，礦山壓力顯現(xiàn)，變形位移量大等問題。為了不對生產(chǎn)造成影響，保持圍巖的穩(wěn)定性，對六盤區(qū)大巷采用了“巷道噴漿+巷幫頂板注漿+兩幫錨索補(bǔ)強(qiáng)”的綜合加固支護(hù)方案[1-3]，以達(dá)到重塑巷道圍巖完整性的目的，加強(qiáng)圍巖承載能力[4-5]。

圖1 長平礦六盤區(qū)大巷噴漿注漿區(qū)域示意圖（m）

2 注漿方案

由于六盤區(qū)大巷巷道條件比較復(fù)雜，易慢性或持續(xù)性圍巖變形，如果只通過簡單的注漿方式對圍巖進(jìn)行加固，難以達(dá)到控制巷道變形的目的。

圖2 為六盤區(qū)大巷斷面支護(hù)布置及參數(shù)示意圖。

圖2 六盤區(qū)大巷斷面支護(hù)布置及參數(shù)示意圖（mm）

綜上分析，六盤區(qū)大巷的注漿加固方案采用巷道噴漿+巷幫頂板注漿+巷幫錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。對六盤區(qū)第一回風(fēng)巷（膠輪巷以東至回風(fēng)井）進(jìn)行噴漿、注漿加固、錨索補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域施工長度476 m，對六盤區(qū)第二回風(fēng)巷（膠輪巷以東至回風(fēng)井）進(jìn)行噴漿、注漿加固、錨索補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域施工長度476 m，對六盤區(qū)主運(yùn)巷（膠輪巷以東至六盤區(qū)膠帶機(jī)巷口）進(jìn)行噴漿、注漿加固、錨索補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域施工長度220 m，對六盤區(qū)輔運(yùn)巷進(jìn)行噴漿、注漿加固及錨索補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域施工長度456 m。

2.1 注漿施工技術(shù)要求

六盤區(qū)大巷注漿加固前，進(jìn)行全斷面噴漿加固。注漿材料采用P·O42.5 級硅酸鹽水泥及水玻璃混合注漿加固噴射混凝土，石子為5～10 mm，砂為中粗黃砂。現(xiàn)場采用漿液攪拌桶攪拌配制，先按水:水泥=1:0.6～1:1 的比例將清水加入拌料桶內(nèi)，再按比例加入水泥，水泥要去除雜質(zhì)，放在攪拌容器內(nèi)混合攪拌均勻，然后開始注漿。水泥漿和水玻璃的體積比1:0.4～1:1，具體配比可在施工過程中根據(jù)巷道的漏漿情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 注漿孔及注漿管布置參數(shù)

注漿管采用Ф22 mm 無縫鋼管制作，每根長度2 m，注漿封孔深度為600～1000 mm。注漿鉆孔初注注漿孔6 m，孔徑42 mm，采用3 節(jié)2 m 鋼管制作；復(fù)注注漿孔深8 m，孔徑42 mm，采用4 節(jié)2 m 鋼管制作并用連接套連接。在打孔期間，可根據(jù)現(xiàn)場的特殊情況，對眼位和深度進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)巷道高度高于4 m 時(shí)，注漿管的間排距：初注孔上部孔距頂1100 mm，間距1700 mm，下部孔距底板不大于1300 mm，排距4000 mm 施工注漿孔；復(fù)注孔要求上部孔距頂1100 mm，間距1700 mm，下部孔距底板不大于1300 mm，距初注孔2000 mm，開始施工復(fù)注孔，復(fù)注孔之間排距4000 mm施工注漿孔。由于巷道高低不一，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對注漿孔數(shù)量及間排距可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，注漿孔的偏差為±200 mm。如圖3。

圖3 六盤區(qū)大巷注漿孔施工布置圖（mm）

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及工藝

巷道施工作業(yè)方式為：噴漿時(shí)，利用噴漿機(jī)對裸露巷道進(jìn)行噴漿施工，采用手持風(fēng)動(dòng)鉆打注漿孔，雙液注漿泵注漿；采用“三八”制作業(yè)，以班為單位，每班多個(gè)循環(huán)。其噴射砼施工工藝和注漿施工工藝流程圖如圖4、圖5。

圖4 六盤區(qū)大巷噴射砼施工工藝流程圖

圖5 六盤區(qū)大巷注漿施工工藝流程圖

施工注漿孔前，要將孔口的網(wǎng)剪斷或擴(kuò)大，防止在鉆孔過程中，鉆桿將網(wǎng)卷住造成傷人事故。施工注漿孔時(shí)，采用防突鉆機(jī)或煤幫鉆鉆孔施工，鉆孔位置滿足設(shè)計(jì)要求，孔口位置偏差不超過200 mm，角度偏差不大于3°，孔深不得小于設(shè)計(jì)深度。成孔后應(yīng)清洗干凈，并做好鉆孔檢查記錄。打孔為注漿服務(wù)，不得一次性將同斷面注漿孔全部打出，應(yīng)本著先下后上、分段施工的原則打孔。注漿孔成孔間距不得小于20 m，最大限度地減小漏漿量。安裝注漿管時(shí)，將注漿管插入孔內(nèi)，注漿管外露不超過50 mm。封孔采用麻繩纏繞在鋼管上，纏好后在水里將麻繩沾濕，以使麻繩能在孔內(nèi)迅速膨脹；同時(shí)，在孔口段鋼管上纏繞棉紗，蘸上注漿料，將孔口棉紗背緊背實(shí)，再利用長條工具將孔口棉紗搗實(shí)。

施工時(shí)，注漿質(zhì)量檢測采用對比法進(jìn)行，即在擬加固段加固前、后分別進(jìn)行測試，評價(jià)注漿效果。為保證檢測的可操作性，采用井下原位測試與取芯相結(jié)合的檢測手段進(jìn)行評估。

注漿前后對擬加固巖體錨桿或錨索錨固力進(jìn)行測試，驗(yàn)證對比。注漿前巖體錨固力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的，注漿后應(yīng)能保證錨索錨固力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。取樣數(shù)量，每加固段或者采用現(xiàn)場施工錨索進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。注漿前后對圍巖進(jìn)行結(jié)構(gòu)窺視，對圍巖裂隙進(jìn)行對比，取樣間隔為每200 m 選取3 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，或根據(jù)現(xiàn)場圍巖破碎情況選取。注漿結(jié)束后，要安排在注漿區(qū)段進(jìn)行取芯，根據(jù)取芯情況來分析注漿料在圍巖裂隙中的分布和充填情況，驗(yàn)證注漿加固的效果，作為下次注漿各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整的依據(jù)。

4 應(yīng)用效果

本方案在六盤區(qū)大巷局部區(qū)域進(jìn)行了效果試驗(yàn)，試驗(yàn)段長度為200 m，在試驗(yàn)時(shí)采用十字布點(diǎn)法在巷道內(nèi)安設(shè)2 處表面位移測儀，對巷道表面位移進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明：采用“巷道噴漿+巷幫頂板注漿+兩幫錨索補(bǔ)強(qiáng)”的綜合加固支護(hù)方案后，2 處位移監(jiān)測儀監(jiān)測到的巷道頂部最大移近量為159 mm，兩幫移近量最大為131 mm，重塑了巷道圍巖的穩(wěn)定性，提升了巷道圍巖自身承載能力，解決了巷道變形的問題。