注漿工藝在平煤六礦暗軌猴車聯(lián)絡(luò)巷的應(yīng)用

趙廣金 等

摘要： 平頂山礦區(qū)是我國地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)之一。受圍巖破碎、軟巖流變等地質(zhì)條件的影響，平煤股份六礦三水平暗軌猴車聯(lián)絡(luò)巷位于為軟巖巷道，圍巖松散破碎，圍巖主要以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，為滿足礦井發(fā)展需要三水平暗軌猴車道進(jìn)行底板注漿。在分析了巷道巖性的基礎(chǔ)上，提出了注漿管初注和內(nèi)注式錨桿二次注漿施工方案，并進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)。

Abstract： Pingdingshan Coal Mine is one of China's complex geological conditions. Affected by the broken country rock， soft rock

rheology and geological conditions， six mine in Pingdingshan shares three-level dark rail-monkey car contact lane belong to soft rock

tunnel， and the surrounding rock is broken and loose， country rock gives priority to mudstone， sandy mudstone. To meet the development of mine， we need to conduct bottom grouting to three-level dark rail-monkey car contact lane. Based on the analysis of roadway lithology， grouting pipe early injection and injection anchor secondary grouting construction program was proposed， and field trial was carried out.

關(guān)鍵詞： 軟巖；底鼓；注漿工藝；注漿管；內(nèi)注式錨桿

Key words： soft rock；kick drum；grouting process；grouting pipe；inner grunting anchor

中圖分類號(hào)：TD82-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）03-0029-02

1 工程概況

底鼓是巷道破壞的主要形式。本文針對(duì)平煤股份六礦三水平暗軌猴車聯(lián)絡(luò)巷圍巖條件巷道底鼓難以控制的問題，提出了注漿管初注和內(nèi)注式錨桿二次注漿施工方案，開發(fā)出包括注漿管、雙液風(fēng)動(dòng)注漿泵、底板內(nèi)注式錨桿在內(nèi)的軟巖巷道注漿加固的整套注漿用具，充分發(fā)揮了預(yù)防巷道底鼓的主動(dòng)性及整體效能，實(shí)現(xiàn)兩次注漿就能有效控制圍巖變形與破壞，避免巷道的二次支護(hù)和返修，從而實(shí)現(xiàn)了軟巖巷道防治底鼓技術(shù)的突破。

三水平暗軌猴車聯(lián)絡(luò)巷是通往三水平的重要通風(fēng)及運(yùn)輸巷道，服務(wù)年限較長(zhǎng)，巷道寬度4200mm，高度3200mm，為架棚支護(hù)。巷道距地表埋深649m，巷道層位巖石多為砂質(zhì)泥巖，西翼為三水平戊二皮上，東翼為三水平戊二?；?，多數(shù)為砂質(zhì)泥巖，伴有少數(shù)巖質(zhì)泥巖，巷道平均傾角為9°。巷道兩幫大量變形，底鼓嚴(yán)重，每年落底4～5次，每次落底量在500mm左右。巷道底鼓成為制約三水平行人運(yùn)輸?shù)钠款i。

2 巷道底鼓的原因及影響因素

2.1 底板巖性 底板巖層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、軟弱程度及軟弱巖層的厚度直接決定著巷道底板發(fā)生底鼓的大小及底鼓形態(tài)。當(dāng)?shù)装逦挥趫?jiān)硬的砂巖或灰?guī)r中時(shí)，一般處于穩(wěn)定狀態(tài)，通常不會(huì)發(fā)生底鼓；而當(dāng)?shù)装逦挥谲浫醯哪鄮r、頁巖或斷層破碎帶中時(shí)，由于巖體強(qiáng)度低、吸水率高、裂隙發(fā)育，其自身穩(wěn)定性和承載能力較差，在地應(yīng)力作用下極易產(chǎn)生底鼓，造成底板失穩(wěn)破壞。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明：在以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主、層理裂隙發(fā)育且有小斷層影響的巷道地段的底鼓量，要比位于灰色細(xì)砂巖地段的底鼓量高3～4倍。

2.2 巖層應(yīng)力 地下工程的開挖破壞了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)引起了圍巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖所受應(yīng)力狀態(tài)則是影響底板起鼓的決定性因素。巖層應(yīng)力達(dá)到一定的條件時(shí)，底板巖層由于不能承受過大的應(yīng)力作用而破壞底鼓。一般而言，巷道越深，巖層應(yīng)力越大，底鼓越嚴(yán)重。

2.3 水理作用 ①底板含水會(huì)減小巖層節(jié)理以及節(jié)理與裂隙間的摩擦力，形成巖層滑移面，致使致密巖層分成薄層，巖體結(jié)構(gòu)變松散，巖體強(qiáng)度減弱，在地層應(yīng)力作用下，底板易發(fā)生底鼓。②巖體一般都具有一定的吸水率，長(zhǎng)期接觸水后會(huì)加速巖石的軟化度，降低巖層的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明：粘土頁巖飽含水時(shí)，單向抗壓強(qiáng)度會(huì)降低62%～85%；花崗巖飽含水時(shí)，單向抗壓強(qiáng)度會(huì)降低3%～5%；由于水的影響，使底板松軟和裂隙發(fā)育的變形速度較無水時(shí)增加6倍以上。③巷道底板為含有蒙脫石、高嶺石、伊利石等膨脹性粘土礦物時(shí)，由于浸水而會(huì)發(fā)生巖層泥化、崩解、破裂現(xiàn)象，降低巖體強(qiáng)度，最終導(dǎo)致底板巖層的碎脹和膨脹性破壞。

2.4 巷道斷面形狀 地下工程開挖中為有效利用空間，巷道斷面通常采用梯形或直墻拱形等形狀，由于底板不能形成穩(wěn)定的拱形結(jié)構(gòu)使得底鼓量加大，據(jù)研究測(cè)試結(jié)果表明：在相同條件下，直墻半圓拱巷道的底鼓量比圓形巷道的底鼓量大1/3。

治理巷道底鼓的方法底鼓的防治包括兩個(gè)方面：其一是預(yù)防，即在巷道產(chǎn)生顯著底鼓之前，采取一些措施以阻止底鼓的發(fā)生或延遲底鼓發(fā)生的時(shí)間；其二是治理，即巷道產(chǎn)生顯著底鼓后采取一些措施控制底鼓的連續(xù)發(fā)展。

3 底鼓控制技術(shù)的確定

根據(jù)上述對(duì)該巷道底鼓原因分析，針對(duì)三水平暗軌猴車聯(lián)絡(luò)巷巖體破碎軟弱、具有持續(xù)變形的特點(diǎn)，提出解決問題的關(guān)鍵是在科學(xué)控制巷道流變機(jī)理基礎(chǔ)上，選擇好正確的技術(shù)路線、采用創(chuàng)新的注漿技術(shù)和確定合理的注漿參數(shù)。最終決定在巷道注漿工程中，分為運(yùn)用1寸注漿管“三花眼”布置初注和￠22內(nèi)注式錨桿與初次注漿位置錯(cuò)開仍按“三花眼”進(jìn)行二次注漿，最終二者相互交叉的方案對(duì)三水平暗軌猴車聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行注漿布置，有效地控制巷道底板的鼓起，確保巷道的穩(wěn)定，通過注漿加固，提高圍巖的整體性和自身的承載能力，使整個(gè)加固的巖體能有效地同架棚支護(hù)形成一個(gè)整體，進(jìn)而控制巷道較大變形。

4 注漿技術(shù)的應(yīng)用

4.1 施工工藝 施工準(zhǔn)備→鉆孔→安裝注漿管→開泵注漿→觀察注漿情況→停止注漿→關(guān)閉注漿導(dǎo)管閥門→拆除注漿泵與導(dǎo)管連接裝置→安裝注漿管蓋板→清洗設(shè)備。

4.2 施工用具參數(shù)及步驟 首先對(duì)工作地點(diǎn)拉底，至穩(wěn)定巖層，使用風(fēng)錨頭打眼，注漿采用42.5級(jí)水泥，水灰比為1：0.7，并按水泥重量摻入3%～5%的水玻璃。注漿管長(zhǎng)1500mm。采用1寸鋼管和￠22mm內(nèi)注式錨桿，注漿管加工為車絲20#×100mm絲口，前700mm處鉆8mm十字架1個(gè)孔。700mm后每300mm1個(gè)孔。注漿錨桿長(zhǎng)度為2000mm和1500mm。注漿使用雙液風(fēng)動(dòng)注漿泵，型號(hào)：2ZBSB3-0.5/10-15。

①注漿孔布置：a、間排距2000×3000mm，中間打三花眼；

b、初次注漿時(shí)采用風(fēng)鉆或淺孔錘進(jìn)行鉆孔，底板以3孔布置。鉆孔布置：根據(jù)巷道底板輪廓分配；巷道中心布置一個(gè)淺鉆孔（孔深為2m）垂直向下，中心鉆孔向兩邊各500mm布置一個(gè)深鉆孔（孔深為3m），鉆孔根據(jù)巷道底板輪廓線成30°～40°夾角向下打，使用1500mm的1寸注漿管進(jìn)行注漿；二次注漿孔布置與初次注漿孔位置錯(cuò)開，仍按三花布置；兩邊孔沿巷道中心兩邊布置，間距1.5m，孔深3m，45°左右下扎，保證超出輪廓線500mm，如巷道較寬達(dá)不到要求時(shí)，在巷道棚子柱腳位置補(bǔ)打注漿孔。中孔盡可能地垂直底板，不能保證垂直底板時(shí)，要求不能低于70°下扎，孔深3m，并打入硬巖，使注漿加固圈形成倒拱形，提高抗底鼓能力。二次注漿中孔采用￠22×1500mm、邊孔采用￠22×2000mm內(nèi)注錨桿，并加裝止?jié){塞，桿體500mm間距“十”字形打設(shè)6mm的出漿孔。如圖2所示。②其他要求a、壓力表達(dá)到2.5MP～3MP，方認(rèn)為壓力合格，停注漿機(jī)，然后打開卸壓閥，閥門不準(zhǔn)對(duì)人，以免傷人，待壓力表下降接近零位附近，方可快速接頭換孔。b、封孔采用瓦斯抽放封孔劑封孔，封孔必須嚴(yán)實(shí)。c、注漿管以及注漿錨桿桿體必須埋入底板，不得外露。

5 結(jié)論

本文通過數(shù)值計(jì)算分析巷道底鼓的位移規(guī)律，以及煤礦現(xiàn)場(chǎng)采用錨注技術(shù)加固巷道底板的分析，得到幾點(diǎn)啟示：①預(yù)應(yīng)力注漿錨桿聯(lián)合加固底板技術(shù)是一種將現(xiàn)代注漿加固技術(shù)與錨桿支護(hù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起的新型加固支護(hù)技術(shù)，保證了錨桿的主動(dòng)支護(hù)，而采用化學(xué)注漿的方法將注漿材料壓注到破碎巖體中，又人為地改善了松軟破碎巖體的物理力學(xué)性能，從而保證底板的堅(jiān)固程度。②現(xiàn)場(chǎng)采用錨注技術(shù)加固底板，在注漿基礎(chǔ)上給底板一定預(yù)應(yīng)力，現(xiàn)場(chǎng)底鼓得到很好控制，采取底板注漿后，底鼓量從770mm變?yōu)?60mm，底鼓量比加固前減少70%，底鼓不僅僅使巷道底板的破壞，也會(huì)導(dǎo)致頂板和兩幫的整體結(jié)構(gòu)的破壞，深部高應(yīng)力巷道底鼓治理應(yīng)走幫、頂、底同步治理，重點(diǎn)底板結(jié)構(gòu)加固的道路。③巷道防治底鼓的技術(shù)，有效地控制底板變形，增強(qiáng)注漿效果，降低擴(kuò)修投入，提高了礦井經(jīng)濟(jì)效益，為礦井高效安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)手段。

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