東龐礦區(qū)應(yīng)力集中區(qū)域注漿加固工藝

馬洪飛

摘 要：依實(shí)際資料，選取合適的注漿方案，優(yōu)化注漿參數(shù)，成功加固深部采區(qū)軌道巷，降低了成本。經(jīng)實(shí)踐證明，這是一種應(yīng)力集中區(qū)域加固效果較好的工作方法。

關(guān)鍵詞：應(yīng)力集中 注漿 加固 工藝

中圖分類號(hào)：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0079-01

東龐礦深部水平作為礦井生產(chǎn)的主力，面臨著地壓增大、應(yīng)力分布密集、頂板破碎等問題，研究探索一些經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、快速、有效的手段對(duì)局部應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行加固，對(duì)礦井生產(chǎn)有著積極的作用。

11采區(qū)軌道巷外段有11采區(qū)避險(xiǎn)硐室、充電硐室，區(qū)域內(nèi)巷道縱橫交錯(cuò)，應(yīng)力分布密集，出現(xiàn)巷道頂幫噴體開裂、變形，巷道底板底鼓的現(xiàn)象，已影響到軌道巷及兩個(gè)硐室的正常使用?？紤]到以后21114工作面回采的動(dòng)壓影響及硐室、軌道巷用途的重要性，需對(duì)11采區(qū)軌道巷及充電硐室共計(jì)295 m巷道圍巖提前進(jìn)行錨注加固。

1 加固方案

通過注漿，可使?jié){液滲入裂隙，把裂隙兩面的巖石粘結(jié)在一起，從而大大提高巖層的整體強(qiáng)度性能。根據(jù)注漿材料的不同，有三種可供選用的方案：（1）水泥注漿即漿液材料以水泥為主，包括添加其他少量的附加劑。（2）粘土注漿即漿液材料以粘土為主，包括粘土和水泥漿。（3）化學(xué)漿液即漿液材料以化學(xué)藥液為主。

針對(duì)本區(qū)域的頂?shù)装鍡l件，經(jīng)過反復(fù)分析比較后，確定實(shí)施成本最低、效果尚可的第一方案，即水泥注漿即漿液材料以水泥為主，添加水玻璃。水泥選用32.5 MPa普通硅酸鹽水泥，水玻璃為40波美度，模數(shù)2.8～3.2。

1.1 注漿參數(shù)選擇

（1）壓注參數(shù)設(shè)計(jì)

①注漿壓力：巷道頂、幫淺部注漿壓力為3 MPa；巷道底板錨索孔注漿壓力為6～6.5 MPa。

②注漿擴(kuò)散半徑R=（γgha/2s+a）β

式中：γ為水的容重，g為重力加速度，s為漿液剪切強(qiáng)度，h為注漿壓力，a為巖層的間隙等值半徑，β為時(shí)間系數(shù)。

實(shí)際施工時(shí)通過調(diào)整漿液的膠凝速度、滲透性和注漿終壓，保證實(shí)際有效擴(kuò)散半徑不小于2.5 m。

③單孔吃漿量Q=AπR2LnB

式中：A為損耗系數(shù)，R為有效擴(kuò)散半徑，L為注漿段長(zhǎng)，n為開口孔隙率，B為漿液充填系數(shù)。

（2）注漿材料配比參數(shù)設(shè)計(jì)

①水泥漿的水灰比應(yīng)控制在（0.75～1）： l。

②水玻璃濃度一般應(yīng)控制在20 Be，水泥漿與水玻璃之比應(yīng)控制在1：（0.1～0.3），用于跑漿時(shí)。

1.2 巷道頂、幫注漿孔布置參數(shù)

巷道頂、幫注漿孔孔深3.0 m，一排7個(gè)孔，排距4 m，其中正頂1個(gè)，頂板兩肩部各1個(gè)，兩幫各2個(gè)。295 m范圍共布置74排計(jì)518個(gè)孔。淺部注漿孔孔徑φ42 mm，孔深3.0 m。

1.3 底板組合錨索布置參數(shù)

（1）底板錨索參數(shù)：錨索選用直徑為Φ15.24 mm的鋼絞線3根編為一束大錨索。沿巷道方向相鄰兩根組合錨索用12#槽鋼梁（長(zhǎng)5 m，墊100×100×10 mm三孔托盤）連接。錨索長(zhǎng)度為8.3 m。

（2）錨索布置參數(shù)：組合錨索排距4.6 m，每排2根交錯(cuò)布置，孔距2.2 m。295 m加固范圍布置65排130根組合錨索。

（3）錨索孔結(jié)構(gòu)：錨索鉆孔孔徑為φ89 mm；孔深8.5 m（孔底巖粉沉積約0.5 m）。

2 工程施工

2.1 前期準(zhǔn)備

首先，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好施工機(jī)具，包括潛孔鉆機(jī)、錨桿機(jī)、注漿泵、攪拌機(jī)等。其次，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好風(fēng)水管路，確保風(fēng)壓不低于0.5 MPa，風(fēng)量不低于30 m3/min、水壓不低于0.4 MPa，水量不低于30 m3/h。

2.2 鉆孔施工

（1）鉆機(jī)：采用MQT-130/3.0C2型錨桿機(jī)、φ42 mm鉆頭施工頂、幫注漿孔；采用MKQJ90/25型潛孔鉆機(jī)、φ89 mm鉆頭施工底板組合錨索孔。

（2）質(zhì)量：施工角度誤差小于5°，間距誤差小于200 mm，孔深誤差小于100 mm?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

2.3 頂、幫注漿

（1）采用雙液注漿系統(tǒng)，主要設(shè)備有注漿泵、水泥攪漿機(jī)、儲(chǔ)漿池、吸漿桶等。

（2）注漿管安裝

首先注漿管上纏繞適量的棉絲或水泥袋，然后在注漿管尾部安上專用安裝器接在錨桿機(jī)上，用錨桿機(jī)將注漿管頂入孔中，外露75±25 mm。

（3）水泥注漿主要工序

制輸漿：采用機(jī)械制漿，水灰比為0.75～1：1，水玻璃濃度由40Be稀釋成20 Be，水玻璃用量一般為水泥漿用量的10%～30%。注漿泵排漿端采用φ19 mm高壓膠管輸送。

壓注：采用雙液注漿。根據(jù)壓注設(shè)備的初始排量，壓注過程中要時(shí)刻注意觀察注漿孔周圍巷幫情況，發(fā)現(xiàn)跑漿應(yīng)及時(shí)處理。同時(shí)密切注意注漿泵的工作狀況，發(fā)現(xiàn)異常立即處理，各孔漿液的濃度控制原則均為先稀后濃。一般情況下，注漿壓力升至設(shè)計(jì)注漿壓力并維持5 min即可結(jié)束注漿。

2.4 底板組合錨索施工

（1）底板組合錨索鉆孔施工

施工前，首先按設(shè)計(jì)要求，選好孔位固定好鉆機(jī)，用φ89 mm鉆頭打孔至設(shè)計(jì)孔深8.5 m。如果巷道底板破碎，無法成孔時(shí)，則鉆進(jìn)3 m后下4分注漿管進(jìn)行注漿，24 h后再重新打孔至設(shè)計(jì)深度。

（2）底板組合錨索安裝施工：

①將編好的每組大錨索分別順直插入施工好的鉆孔中直至孔底，然后從孔底反灌水泥漿20 L，當(dāng)中水泥漿的水灰比為0.6：1。

②之后用鉆桿下4分×3 m長(zhǎng)注漿管，首先用16號(hào)鐵絲將注漿管固定于錨索上并可上下移動(dòng)，然后將其推入鉆孔，外露500±50 mm，之后封孔。

③封孔完畢后通過注漿管對(duì)巷道底板深部進(jìn)行注漿，同時(shí)實(shí)現(xiàn)底板組合錨索全長(zhǎng)錨固，注漿壓力4～6 MPa。

④注漿5 d后，可上槽鋼梁并逐根漲拉錨索至100 KN。

3 結(jié)語

11采區(qū)軌道巷、充電硐室295 m范圍巷道錨注加固共消耗水泥350 t，水玻璃30 t。取得了較好的加固效果且經(jīng)濟(jì)效益比較明顯，是加固局部應(yīng)力集中區(qū)域一種經(jīng)濟(jì)、有效手段。

參考文獻(xiàn)

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