白玉峰

（山西焦煤西山煤電斜溝煤礦，山西 興縣 033699）

引言

注漿是實(shí)現(xiàn)巷道圍巖有效控制的主要技術(shù)措施之一，在松散破碎圍巖巷道支護(hù)中應(yīng)用呈增加趨勢[1-2]。山西某礦現(xiàn)巷道掘進(jìn)深度為690 m，受采動壓力、地應(yīng)力等因素影響，巷道圍巖呈變形量大、施工難度高等問題，給后續(xù)使用帶來影響。為確保巷道使用安全，礦井安排多組專業(yè)巷道修整隊伍，輪班對變形嚴(yán)重巷道進(jìn)行修整。1130 巷主要服務(wù)于3 采區(qū)11#煤層通風(fēng)、行人以及材料運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳎艿洁徑?1301、11303 等綜采工作面影響，巷道變形嚴(yán)重。1130 巷沿著11#煤層掘進(jìn)，巷道上覆存在有粉砂巖偽頂、直接頂巖性為細(xì)砂巖，底板為泥巖。1130 巷圍巖松軟、變形嚴(yán)重，給巷道正常使用帶來制約，常規(guī)的架棚支護(hù)或者錨桿、金屬網(wǎng)掛網(wǎng)支護(hù)僅能維持巷道斷面3～5 個月。為此，文中提出采用注漿技術(shù)對1130 巷圍巖變形進(jìn)行控制。

1 工程概況

1130 巷設(shè)計斷面為直墻半圓拱形，巷道掘進(jìn)長度為790 m，巷道受到鄰近采掘作業(yè)面動壓、埋深較深以及圍巖承載能力差等多因素影響，變形破壞嚴(yán)重。巷道原支護(hù)采用錨網(wǎng)索噴方式。為掌握巷道圍巖裂隙發(fā)育情況，并為后續(xù)注漿加固工作開展提供指導(dǎo)，采用鉆孔窺視技術(shù)對窺視巷道周邊裂隙擴(kuò)展情況，具體窺視成果如圖1 所示。

圖1 鉆孔窺視成果圖

從圖中看出，巷道圍巖松動圈分布范圍約為1.5 m，在距離巷道外輪廓線1.2 m 處存在有一層薄煤層；巷道周邊淺部巖體裂隙較為發(fā)育，在距離巷道外1.5 m以上位置時圍巖裂隙不發(fā)育。巷道圍巖注漿時4.3 m長注漿錨索可滿足圍巖控制需要，用注漿錨索注漿時出漿口距離巷道壁約2.3 m，通過注漿可將錨索由端錨改為全錨，同時注漿漿液在圍巖裂隙中擴(kuò)展，可提升巷道圍巖巖體整體穩(wěn)定性及強(qiáng)度，擴(kuò)大錨索整體支護(hù)范圍并改善支護(hù)效果[3-6]。

2 巷道支護(hù)技術(shù)措施

2.1 錨索布置方案

1130 巷圍巖支護(hù)采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，通過中空注漿錨索實(shí)現(xiàn)錨索全錨并增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性。通過使用注漿錨索后，可改善圍巖原有的力學(xué)性質(zhì)，同時結(jié)合以往采用的支護(hù)手段，可在形成噴漿+金屬網(wǎng)+錨梁+錨索+注漿聯(lián)合支護(hù)方案[7-9]。具體巷道支護(hù)斷面，如下頁圖2 所示。

在巷道支護(hù)時首先對1130 巷斷面進(jìn)行修整，使得巷道中高、底寬可分別達(dá)到3.5 m、5.2 m，后在巷道表面掛網(wǎng)、噴射混凝土，噴漿完成后再采用全錨索+鋼梁方式支護(hù)圍巖。巷道支護(hù)時采用中空錨索規(guī)格為21.6 mm×4 200 mm，按照1 000 mm×1 000 mm 間排距布置，布置見圖2-1 所示；同時提高圍巖支護(hù)強(qiáng)度，采用規(guī)格21.6 mm×8 300 mm 中空錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，布置間排距為2 000 mm×1 500 mm，支護(hù)斷面見圖2-2所示。

圖2 巷道支護(hù)示意圖

2.2 注漿工藝

2.2.1 注漿水灰比及注漿壓力

根據(jù)以往注漿加固經(jīng)驗并結(jié)合現(xiàn)場條件，注漿材料選用水泥單液漿。根據(jù)相關(guān)研究成果獲取到的水泥單液漿不同水灰比時強(qiáng)度、黏度統(tǒng)計結(jié)果見表1 所示。當(dāng)注漿漿液水灰比為0.7∶1 時漿液膠結(jié)1 d 后強(qiáng)度較高，但是可注性較差，容易出現(xiàn)漿液堵塞、注漿效率偏低，不利于現(xiàn)場注漿工作開展。但是隨著注漿漿液水灰比增大，減個壓可注性有所提升，但是漿液固結(jié)后強(qiáng)度會明顯降低。依據(jù)現(xiàn)場注漿需要，將水灰比確定為0.8∶1 時，不僅可提高注漿效率而且可滿足圍巖注漿加固需要。注漿壓力設(shè)計為2 MPa。

表1 水泥單液漿不同水灰比時強(qiáng)度、黏度統(tǒng)計結(jié)果

2.2.2 注漿流程

注漿漿液用QJB-500 單攪拌桶攪拌，注漿設(shè)備采用2ZBQ11.5/3 注漿泵，該注漿泵動力源為井下壓風(fēng)（風(fēng)壓0.63 MPa），注漿泵額定工作壓力0～6 MPa。注漿管路鋪設(shè)完成后開始注漿，在注漿時單攪拌桶保持低速轉(zhuǎn)動，若發(fā)現(xiàn)注漿孔出現(xiàn)漏漿時則先暫停30 s，并通過人工或者其他材料封堵漏液縫隙。

2.3 現(xiàn)場注漿情況分析

結(jié)合1130 巷現(xiàn)場圍巖情況，調(diào)整好注漿漿液水灰比后，首先清洗注漿系統(tǒng)管路以及注漿設(shè)備，并開始注漿。在注漿期間應(yīng)時刻關(guān)注中空注漿錨索周邊漏漿情況，若發(fā)現(xiàn)漏漿時技術(shù)停注并對漏漿縫隙進(jìn)行封堵。待注漿壓力升至2 MPa 且穩(wěn)壓超過30 s 時即可停止注漿。記錄完成注漿孔編號、注漿量及注漿時間，后開始下一鉆孔注漿。具體記錄的部分注漿孔注漿參數(shù)，如表2 所示。

表2 鉆孔注漿量統(tǒng)計結(jié)果

從表2 看出，不同注漿孔間注漿量存在明顯差異，注漿鉆孔單孔平均注漿量為65.7 L。單個注漿鉆孔孔徑為27 m、采用的注漿錨索直徑為22 mm，除去錨固劑及錨索體積后，鉆孔內(nèi)剩余體積約為0.65 L。注漿鉆孔單孔注漿量（65.7 L）是注漿鉆孔剩余體積的100 倍，表明注漿過程中注漿漿液絕大部分進(jìn)入到鉆孔周邊孔隙中，并在孔隙中膠結(jié)，起到加固圍巖目的。通過采用中孔注漿錨索、注漿加固，可實(shí)現(xiàn)錨索全錨并提高加固區(qū)內(nèi)圍巖強(qiáng)度目的。

不同注漿鉆孔注漿漿液存在差異的主要原因為：注漿順序。注漿量受鉆孔注漿順序影響，由于注漿鉆孔周邊存在有裂隙，先注漿鉆中漿液會順著裂隙向周邊鉆孔擴(kuò)散，導(dǎo)致本鉆孔注漿量增加或者鄰近鉆孔注漿量降低；部分鉆孔施工位置裂隙不發(fā)育，導(dǎo)致注漿漿液在壓力作用下僅注入少量漿液；中空注漿錨索部分出漿口可能被錨固劑封堵，導(dǎo)致注漿阻力增大或者注漿漿液流動不通暢，進(jìn)而使得單孔注漿量降低。

3 巷道圍巖控制效果分析

1130 巷圍巖綜合使用“錨網(wǎng)+表層噴漿+錨梁+錨索+注漿”支護(hù)方案后，圍巖變形控制效果較好，巷道后續(xù)圍巖修整工作量明顯降低。布置測點(diǎn)對頂?shù)装寮跋飵妥冃瘟窟M(jìn)行監(jiān)測，具體測定結(jié)果，如下頁表3所示。從表中看出，支護(hù)完成后圍巖變形控制效果較好；采用注漿加固巷道圍巖后，可顯著提升巷道使用實(shí)現(xiàn)并減少后期使用過程中圍巖修整工程量，可滿足巷道長時間使用需要。

表3 圍巖變形監(jiān)測結(jié)果

4 總結(jié)

1130 巷在地應(yīng)力、采動壓力等因素綜合影響下圍巖變形量較大，原采用的錨網(wǎng)索支護(hù)方式下巷道需要間隔3～5 個月修整一次，巷道面臨修整工程量大、投入高以及圍巖控制困難等問題。為此，提出將注漿加應(yīng)用到1130 巷圍巖控制中，通過使用全錨支護(hù)方式以及巷道斷面全注漿（底板除外），提高圍巖自身承載能力及錨索支護(hù)效果。依據(jù)1130 巷現(xiàn)場實(shí)際情況，對注漿加固鉆孔布置及注漿工藝等進(jìn)行分析，現(xiàn)場應(yīng)用后巷道圍巖變形得以有效控制，監(jiān)測360 d 時頂?shù)装?、巷幫累積表現(xiàn)量分別為205 mm、695 mm；巷道修整周期由以往的3～5 個月提升至1 年以上，可大幅縮增加巷道修復(fù)周期并減少修復(fù)投入。