采用注漿加固封堵支護頂?shù)装宓难芯?/h1>
2015-06-25 06:57:50侯欽付等
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年21期
侯欽付等
摘 要：文章根據(jù)高煤公司井下多個類型巷道的礦壓顯現(xiàn)特征，根據(jù)巷道礦壓顯現(xiàn)特征、地質(zhì)情況，分析注漿技術(shù)的機理，以及使用的設(shè)備、選擇的材料及配比，不同巷道特征的注漿實測效果的記錄，分析應(yīng)用注漿支護技術(shù)中注漿壓力、水灰比與加固效果三者的關(guān)系，總結(jié)出注漿技術(shù)在巷道維護的特殊作用。
關(guān)鍵詞：注漿技術(shù)；巷道維護；研究
1 巷道注漿前概況
高煤公司井下多個開拓巷道、準備巷道受多個采面的采動影響，出現(xiàn)了頂板開裂及淋水。其中西五纜車下山、西十一纜車下山這兩段出現(xiàn)頂板開裂及淋水，西五三部車場出現(xiàn)頂板開裂，西五強力皮帶運輸下山出現(xiàn)底板起鼓等礦山壓力顯現(xiàn)特征比較突出。
針對頂板及幫部開裂礦壓顯現(xiàn)特征公司都是通過打錨桿掛網(wǎng)維護頂板及幫部，采取這樣的措施確實能夠在一定時間內(nèi)達到維護頂板及幫部的目的，但是問題有四：一是個別地段由于頂板開裂較深，錨桿機鉆眼以后不容易投放藥卷，且錨桿拉力達不到拉力要求。二是個別段是行人巷道，錨桿支護多，排列不規(guī)律影響巷道美觀度。三是頻繁進行錨桿支護造價過高，維護效果一般。四是錨桿支護對頂板淋水治理效果較差，堵塞不住導水通道，治理效果較差。針對底板起鼓采取的措施是臥底重新漿底的方法。這種方法確實對改善底板起鼓，提高巷道美觀度有很大效果，但是底板內(nèi)壓力會不停釋放，需多次漿底，重新漿底板會再次出現(xiàn)起鼓，費工費時，不能根治。
2 地質(zhì)概況
（1）本次注漿實驗地區(qū)均在年久失修的開拓巷道及準備巷道中，巷道頂板以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，厚度0.87～14.43m，平均5.64m；致密、性脆、裂縫較發(fā)育，煤層底板為粉砂巖～泥巖，厚0.65～11.44m，平均4.89m。地質(zhì)構(gòu)造特征簡單，查閱歷史資料沒有發(fā)現(xiàn)此處及附近有過斷層。
（2）本次注漿實驗地區(qū)為一個封閉～半封閉獨立水文地質(zhì)單元中的半封閉的水文地質(zhì)塊段。主要含水層發(fā)育與含水性不均一，地下水以靜儲量為主，動儲量有限，水文地質(zhì)條件簡單～中等類型。根據(jù)已采采區(qū)涌水量及礦井地質(zhì)資料，對本礦井威脅最大的為三灰水。三灰水為裂縫承壓水，裂縫發(fā)育不均，富水性隨之不同。
3 工程實測
3.1 注漿工藝
3.1.1 注漿封堵機理
頂板開裂、底板鼓起是由于礦壓顯現(xiàn)，致使頂?shù)装辶严懂a(chǎn)生，并逐漸增大。因此，減小頂?shù)装逯袑永怼⒃安蓜恿严兜挠绊?，增強碎裂、碎塊結(jié)構(gòu)體之間的內(nèi)聚力，保證巖體的完整性，提高圍巖自身的強度，是防止頂?shù)装彘_裂的關(guān)鍵所在。同理頂板淋水也是由于頂板中產(chǎn)生裂隙，形成了出水通道。通過將水泥漿壓入巖體的節(jié)理裂隙中，經(jīng)過水泥漿在節(jié)理裂隙中的充填作用、結(jié)合作用，使巖層中薄弱結(jié)構(gòu)面的強度和破碎巖塊的穩(wěn)定性得到提高；同時，水泥漿在裂隙中的充填封閉作用，從根本上堵塞住出水通道，從而達到封堵頂板淋水的效果。
3.1.2 注漿用材料及設(shè)備
（1）注漿材料的選擇。注漿時我們采用水泥注漿形式。水泥類漿液凝固后具有結(jié)石體強度較高，造價較低，貨源充足，無毒性不污染環(huán)境等優(yōu)點。為達到快速凝固的目的，綜合考量選用425#水泥，拌制水灰比2：1的水泥漿。添加劑選用的是水玻璃，它能促使水泥顆粒快速水化，在漿液結(jié)構(gòu)形式過程中起到加固凝固的作用。
（2）注漿設(shè)備。采用MQT-130型氣動錨桿鉆機打眼，煤礦用氣動注漿泵2ZBQ-11.5/3注漿。
3.1.3 注漿施工工序
首先用普通錨桿機鉆眼，然后注漿泵接錨桿向頂板注漿，待見水泥漿溢出時，停止注漿。根據(jù)頂板巖石、幫部巖石破碎深度不同，選用長度2.2m和1.8m的注漿錨桿注漿，以達到破碎區(qū)全部被封堵的目的。
注漿施工示意圖如圖1。
3.2 各注漿地點打眼穩(wěn)注漿錨桿個數(shù)、注漿使用水泥量
表1 各地段注漿錨桿使用數(shù)及水泥漿液消耗量
3.3 注漿效果分析
通過觀察以上地點注漿后的情況，我們發(fā)現(xiàn)頂板幫部破碎段巖石膠結(jié)較好，淋水段淋水量明顯減少，特別是冒頂段注漿消耗水泥量最大，這也從側(cè)面反映出冒頂段需要大量的水泥充填，水泥漿液封堵的部分與漿液沒有封堵的部分的區(qū)別：漿液封堵段破碎巖石通過水泥漿液膠結(jié)在一起，形成一個整體，頂板不再成破碎狀態(tài)，易于支護；漿液未封堵段巖石較破碎，特別是風化后，破碎程度更高，支護時安全性較差。
3.4 特殊情況的處理
灌漿過程中如有外漏，可采取嵌縫封堵、降低壓力、加濃漿液等方式處理，必要時可摻速凝劑，加速漿液凝固。灌漿過程中如有發(fā)現(xiàn)洞壁混凝土觀測有裂縫、起包、脫落等異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停止灌漿，分析、查明原因，以及時采取應(yīng)對措施。
4 結(jié)束語
在實際工程中，注漿壓力、水灰比與加固效果有著密切的關(guān)系。壓力與深度大小直接加固范圍和加固質(zhì)量。壓力越大，充填范圍越大。水灰比大時在同等條件下其流動范圍小，達不到加固要求，只在局部充填。水灰比過小滲透范圍大，局部形成飽和，但結(jié)石強度低。因此在施工中必須正確處理三者之間的關(guān)系。
注漿是一種有效的加固方法，適用地質(zhì)范圍廣，可以定向定位，施工簡便，耐久性好，對周圍環(huán)境影響小。在既有圍巖加固中，該工作法可以利用原有地質(zhì)狀況，成功率高，經(jīng)濟可行，值得大力推廣應(yīng)用。
參考文獻
[1]中國巖石力學與工程學會巖石錨固與注漿技術(shù)專業(yè)委員會.錨固與注漿技術(shù)手冊[M].中國電力出版社，1999.
[2]崔玖江.隧道與地下工程注漿技術(shù)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.
[3]陳秀珍.礦壓觀測與控制[M].中國勞動社會保障出版社，2010.
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關(guān)鍵詞：注漿技術(shù)；巷道維護；研究
1 巷道注漿前概況
高煤公司井下多個開拓巷道、準備巷道受多個采面的采動影響，出現(xiàn)了頂板開裂及淋水。其中西五纜車下山、西十一纜車下山這兩段出現(xiàn)頂板開裂及淋水，西五三部車場出現(xiàn)頂板開裂，西五強力皮帶運輸下山出現(xiàn)底板起鼓等礦山壓力顯現(xiàn)特征比較突出。
針對頂板及幫部開裂礦壓顯現(xiàn)特征公司都是通過打錨桿掛網(wǎng)維護頂板及幫部，采取這樣的措施確實能夠在一定時間內(nèi)達到維護頂板及幫部的目的，但是問題有四：一是個別地段由于頂板開裂較深，錨桿機鉆眼以后不容易投放藥卷，且錨桿拉力達不到拉力要求。二是個別段是行人巷道，錨桿支護多，排列不規(guī)律影響巷道美觀度。三是頻繁進行錨桿支護造價過高，維護效果一般。四是錨桿支護對頂板淋水治理效果較差，堵塞不住導水通道，治理效果較差。針對底板起鼓采取的措施是臥底重新漿底的方法。這種方法確實對改善底板起鼓，提高巷道美觀度有很大效果，但是底板內(nèi)壓力會不停釋放，需多次漿底，重新漿底板會再次出現(xiàn)起鼓，費工費時，不能根治。
2 地質(zhì)概況
（1）本次注漿實驗地區(qū)均在年久失修的開拓巷道及準備巷道中，巷道頂板以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，厚度0.87～14.43m，平均5.64m；致密、性脆、裂縫較發(fā)育，煤層底板為粉砂巖～泥巖，厚0.65～11.44m，平均4.89m。地質(zhì)構(gòu)造特征簡單，查閱歷史資料沒有發(fā)現(xiàn)此處及附近有過斷層。
（2）本次注漿實驗地區(qū)為一個封閉～半封閉獨立水文地質(zhì)單元中的半封閉的水文地質(zhì)塊段。主要含水層發(fā)育與含水性不均一，地下水以靜儲量為主，動儲量有限，水文地質(zhì)條件簡單～中等類型。根據(jù)已采采區(qū)涌水量及礦井地質(zhì)資料，對本礦井威脅最大的為三灰水。三灰水為裂縫承壓水，裂縫發(fā)育不均，富水性隨之不同。
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3.1.1 注漿封堵機理
頂板開裂、底板鼓起是由于礦壓顯現(xiàn)，致使頂?shù)装辶严懂a(chǎn)生，并逐漸增大。因此，減小頂?shù)装逯袑永怼⒃安蓜恿严兜挠绊?，增強碎裂、碎塊結(jié)構(gòu)體之間的內(nèi)聚力，保證巖體的完整性，提高圍巖自身的強度，是防止頂?shù)装彘_裂的關(guān)鍵所在。同理頂板淋水也是由于頂板中產(chǎn)生裂隙，形成了出水通道。通過將水泥漿壓入巖體的節(jié)理裂隙中，經(jīng)過水泥漿在節(jié)理裂隙中的充填作用、結(jié)合作用，使巖層中薄弱結(jié)構(gòu)面的強度和破碎巖塊的穩(wěn)定性得到提高；同時，水泥漿在裂隙中的充填封閉作用，從根本上堵塞住出水通道，從而達到封堵頂板淋水的效果。
3.1.2 注漿用材料及設(shè)備
（1）注漿材料的選擇。注漿時我們采用水泥注漿形式。水泥類漿液凝固后具有結(jié)石體強度較高，造價較低，貨源充足，無毒性不污染環(huán)境等優(yōu)點。為達到快速凝固的目的，綜合考量選用425#水泥，拌制水灰比2：1的水泥漿。添加劑選用的是水玻璃，它能促使水泥顆粒快速水化，在漿液結(jié)構(gòu)形式過程中起到加固凝固的作用。
（2）注漿設(shè)備。采用MQT-130型氣動錨桿鉆機打眼，煤礦用氣動注漿泵2ZBQ-11.5/3注漿。
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注漿施工示意圖如圖1。
3.2 各注漿地點打眼穩(wěn)注漿錨桿個數(shù)、注漿使用水泥量
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3.3 注漿效果分析
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3.4 特殊情況的處理
灌漿過程中如有外漏，可采取嵌縫封堵、降低壓力、加濃漿液等方式處理，必要時可摻速凝劑，加速漿液凝固。灌漿過程中如有發(fā)現(xiàn)洞壁混凝土觀測有裂縫、起包、脫落等異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停止灌漿，分析、查明原因，以及時采取應(yīng)對措施。
4 結(jié)束語
在實際工程中，注漿壓力、水灰比與加固效果有著密切的關(guān)系。壓力與深度大小直接加固范圍和加固質(zhì)量。壓力越大，充填范圍越大。水灰比大時在同等條件下其流動范圍小，達不到加固要求，只在局部充填。水灰比過小滲透范圍大，局部形成飽和，但結(jié)石強度低。因此在施工中必須正確處理三者之間的關(guān)系。
注漿是一種有效的加固方法，適用地質(zhì)范圍廣，可以定向定位，施工簡便，耐久性好，對周圍環(huán)境影響小。在既有圍巖加固中，該工作法可以利用原有地質(zhì)狀況，成功率高，經(jīng)濟可行，值得大力推廣應(yīng)用。
參考文獻
[1]中國巖石力學與工程學會巖石錨固與注漿技術(shù)專業(yè)委員會.錨固與注漿技術(shù)手冊[M].中國電力出版社，1999.
[2]崔玖江.隧道與地下工程注漿技術(shù)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.
[3]陳秀珍.礦壓觀測與控制[M].中國勞動社會保障出版社，2010.
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