李民樂

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)店上煤業(yè)有限公司，山西 太原 030002）

引言

煤礦井下巷道經(jīng)過開采之后會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)圍巖頂板的強(qiáng)度有所降低，為了避免采掘作業(yè)過程中發(fā)生頂板冒落，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。因注漿技術(shù)具有施工速度快、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在煤礦井下加固工程中獲得了廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

店上煤業(yè)永久避難硐室工程巷道的設(shè)計(jì)凈寬和凈高分別為4.0、3.5m，該硐室位于3號(hào)煤層中部軌道大巷與膠帶大巷之間，掘進(jìn)期間需穿過兩處長(zhǎng)約18m的采空巷。避難硐室可同時(shí)容納70人，設(shè)計(jì)采用半圓拱斷面雙層支護(hù)，第一層采用錨桿錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)；第二層采用支護(hù)等級(jí)為C30的素混凝土支護(hù)。錨桿規(guī)格為0mm×2 400mm螺紋鋼樹脂錨桿，采用三花布置，間排距為800mm；錨索規(guī)格為17.8mm×8 300mm的鋼絞線，其長(zhǎng)度要以實(shí)際探測(cè)的頂板巖性進(jìn)行確定，要求錨索必須錨至頂板穩(wěn)定的堅(jiān)硬巖層中不小于1.0m，錨索布置在兩排錨桿之間，間排距為1 600mm；避難硐室底板采用強(qiáng)度等級(jí)為C30的素混凝土澆筑100mm。為了進(jìn)一步提高永久避難硐室圍巖頂板的強(qiáng)度，可以對(duì)其進(jìn)行注漿加固。

2 注漿加固技術(shù)在煤礦井下的具體應(yīng)用

2.1 注漿加固方案

由于本工程的圍巖頂板本身強(qiáng)度較低，巷道圍巖中形成了較大松動(dòng)圈，增加了加固的范圍。為使支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的承載力獲得進(jìn)一步提升，可采取低壓淺孔與中高壓深孔相結(jié)合的技術(shù)方案。先采用淺孔和低壓對(duì)煤層破碎的圍巖進(jìn)行注漿充填，控制好巷道掘進(jìn)工作面前上方的注漿壓力；在中高壓深孔注漿方案中，要以低壓淺孔充填注漿加固為基礎(chǔ)，將深孔布置在具備一定厚度的加固封閉圈上。通過實(shí)施該技術(shù)方案，不但能夠使注漿范圍獲得有效擴(kuò)大，而且還能使低壓淺孔注漿加固體的承載力得到顯著提升。

2.2 注漿孔布設(shè)

從工程性質(zhì)的角度上講，注漿加固具有一定的隱蔽性，當(dāng)漿液注入到孔內(nèi)后，會(huì)有很多因素影響漿液的擴(kuò)散［1］。在實(shí)際工程中，可以按照以往的注漿加固經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程情況，對(duì)注漿孔進(jìn)行布設(shè)。在本工程中，注漿孔的孔距按照1.0m進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)斷面上布置12個(gè)鉆孔，沿著運(yùn)輸大巷的周邊布置7個(gè)長(zhǎng)度為3.0m的注漿短孔，孔間距為1.0m，排距設(shè)置為1.5m。同時(shí)使用風(fēng)鉆對(duì)淺孔進(jìn)行打眼，使用探水鉆對(duì)深孔進(jìn)行打眼。

2.3 注漿材料的選擇

在本工程當(dāng)中，注漿材料的選擇直接關(guān)系到加固的質(zhì)量，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選之后，采用了高性能雙液注漿材料［2］。注漿材料的配比如下，漿液的水灰質(zhì)量比為0.8～1.0，摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的速凝劑，漿液結(jié)石率控制在92%以上，且強(qiáng)度至少為10MPa；深孔注漿的材料為A、B混合料添加外加劑，該外加劑具備高滲透性。注漿材料的配比如下，漿液的水灰質(zhì)量比為0.8，漿液結(jié)石率控制在95%以上，且強(qiáng)度至少為12MPa。

2.4 注漿參數(shù)

1）注漿壓力。依據(jù)同類工程經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本工程的特點(diǎn)，將淺孔的注漿壓力設(shè)定為2.0～3.0MPa，漿液的擴(kuò)散半徑應(yīng)當(dāng)控制在2.0m左右；深孔的注漿壓力控制在5.0MPa以內(nèi)，加固范圍控制在掘進(jìn)迎頭前方10m左右，漿液擴(kuò)散半徑可控制在2.0m左右。

2）注漿量。淺孔注漿的注漿量可控制在1.0t／m漿液，注漿時(shí)間可控制在30min以內(nèi)；深孔注漿的注漿量可控制在1.0t／m漿液，并在淺孔注漿完成后1h內(nèi)進(jìn)行。

2.5 施工技術(shù)要點(diǎn)

為了加快注漿施工速度，提高注漿施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)按照先淺孔、后深孔的作業(yè)順序進(jìn)行注漿。

1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求埋設(shè)預(yù)埋管，并控制好預(yù)埋質(zhì)量，避免管路堵塞等問題的發(fā)生。同時(shí)，注漿設(shè)備應(yīng)配置壓力控制閥，當(dāng)注漿壓力過大時(shí)，注漿自動(dòng)停止，可避免因壓力過大，造成管片錯(cuò)臺(tái)問題的發(fā)生。此外，為防止?jié){液進(jìn)入壓力表，其與管路之間應(yīng)當(dāng)設(shè)有隔漿裝置。

2）根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的鉆孔位置和參數(shù)打注漿孔。進(jìn)行該道工序的作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須做好泵管的連接工作，在確認(rèn)連接無(wú)誤以后，方可啟動(dòng)注漿泵，然后再開啟漿液攪拌機(jī)，認(rèn)真觀察其運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。確認(rèn)所有設(shè)備正常后，便可準(zhǔn)備注漿。

3）現(xiàn)場(chǎng)施工人員按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的漿液配比，將所用的材料全部放入攪拌機(jī)內(nèi)，然后將拌合好的漿液裝桶備用。

4）正式注漿前，需要將注漿管與孔口管連接到一起，并確保接頭嚴(yán)密，避免漏漿；隨后，便可將注漿管插入裝有漿液的桶中，開啟注漿泵向孔內(nèi)進(jìn)行注漿。如果注漿時(shí)出現(xiàn)漿液滲漏，要及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行堵漏處理［3］。

5）停止注漿的標(biāo)準(zhǔn)為漿液注入量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此時(shí)可將與三通閥相連接的軟注漿管卸下，然后將其連接到下一個(gè)注漿管的三通閥上，并依據(jù)上述作業(yè)流程對(duì)未進(jìn)行注漿的孔逐次注入漿液。

6）當(dāng)全部鉆孔都完成注漿后，施工人員可以使用清水對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行沖洗，如注漿泵、攪拌機(jī)等，并在注漿管流出清水后停止。

2.6 質(zhì)保措施

1）做好注漿試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果作為確定最佳注漿壓力的可靠依據(jù)。注漿試驗(yàn)選擇在第一個(gè)注漿孔進(jìn)行，根據(jù)頂板的破碎程度以及試驗(yàn)中獲取的漿液在區(qū)域內(nèi)的滲透性參數(shù)，合理確定注漿壓力。

2）在注漿施工過程中，若出現(xiàn)跑漿、漏漿問題，則必須適當(dāng)減緩注漿速度和注漿壓力［4］。對(duì)于泄漏點(diǎn)的處理，既可以采用棉紗或水泥進(jìn)行封堵，也可以利用注漿液自身具備的速凝性進(jìn)行封堵，以避免再次出現(xiàn)跑、漏漿現(xiàn)象。

3）為了保證注漿施工質(zhì)量，必須建立健全崗位責(zé)任制和施工質(zhì)量檢查制度，將質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到各班組，要求每個(gè)施工班組對(duì)施工過程做好記錄，加強(qiáng)對(duì)注漿工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制，不得出現(xiàn)違規(guī)操作行為。

4）合理確定漿液配比，使?jié){液性能滿足施工要求。同時(shí)還要對(duì)漿液的攪拌時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保漿液拌和的更加均勻，提高漿液的結(jié)石率，并使其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5）做好原材料運(yùn)輸與供應(yīng)管理工作，確保漿液配制及時(shí)，以免影響注漿施工質(zhì)量。

6）應(yīng)當(dāng)配置專人對(duì)注漿施工進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督和管理，認(rèn)真觀察注漿壓力表的變化，同時(shí)可依據(jù)漿液滲漏的情況，對(duì)注漿壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整［5］。

2.7 安全措施

1）在施工之前，對(duì)施工人員進(jìn)行安全技術(shù)教育、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)以及模擬訓(xùn)練，確保施工人員掌握和遵守《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。

2）注漿施工前，應(yīng)當(dāng)對(duì)注漿泵、攪拌機(jī)等設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查，保證注漿系統(tǒng)連接牢固，并進(jìn)行試運(yùn)行；注漿過程中，現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)當(dāng)隨時(shí)對(duì)注漿設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)處理，保證注漿安全、有序進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

通過注漿加固，有效提高了采空區(qū)圍巖頂板的強(qiáng)度，確保井下作業(yè)安全、有序進(jìn)行。因此，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大對(duì)注漿技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善外，還應(yīng)研發(fā)一些新的技術(shù)，為確保煤礦采空區(qū)的安全提供技術(shù)支撐。

［1］ 李漢光.煤礦采空區(qū)注漿處治漿液材料配比試驗(yàn)［J］.公路交通科技，2011（8）：35－40.

［2］ 張峰.壓力注漿加錨桿在煤礦采空區(qū)建筑物地基加固中的應(yīng)用［J］.煤，2011（3）：156－158.

［3］ 于顯超.井下防水墻注漿堵漏技術(shù)研究［J］.山東煤炭科技，2011（8）：232－233.

［4］ 錢丹生，張煉紅.秀山煤礦采空區(qū)鉆孔注漿治理及效果評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)科技投資，2013（10）：96－99.

［5］ 譚漢義.煤礦采空區(qū)注漿加固在廣西沿海鐵路工程中的應(yīng)用［J］.路基工程，2014（1）：214－219.