巷道深、淺孔注漿技術(shù)在劉莊煤礦的成功應(yīng)用與廣泛推廣

摘 要：國投新集劉莊煤礦，通過在中央軌道石門、東一和東三軌道大巷創(chuàng)新采取“修復(fù)支護(hù)+噴注”新技術(shù)后，獲得了顯著效果，成功解決了巷道斷面受壓變形的難題。一方面，通過采取深、淺孔注漿新技術(shù)；另一方面，普遍推廣此項(xiàng)新技術(shù)后，巷道修復(fù)次數(shù)明顯減少，巷道通風(fēng)、運(yùn)輸能力得到改善；再者，礦井維簡(jiǎn)成本得到有效控制，噸煤成本獲得顯著下降。

關(guān)鍵詞：巷道注漿；修復(fù)；噴注；深、淺孔注漿技術(shù)

國投新集劉莊煤礦位于阜陽市穎上縣境內(nèi)，年產(chǎn)量1140萬噸。由于礦井產(chǎn)量高、開采強(qiáng)度大，巷道壓力顯現(xiàn)較為突出，礦井主要運(yùn)輸大巷、軌道石門、回風(fēng)石門等受壓變形十分嚴(yán)重，需要翻修巷道的工作量較大，而且修復(fù)巷道的過程中，會(huì)帶來車輛通行和設(shè)備運(yùn)輸受阻、巷道因通風(fēng)斷面縮小而帶來風(fēng)速過快等難題。通過對(duì)中央軌道石門先期按巷道設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行修復(fù)，再對(duì)巷道全斷面進(jìn)行噴漿封閉，最后采取深、淺孔注漿，結(jié)果使得巷道的圍巖得到了有效的控制，巷道加固效果良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

1 巷道深、淺孔注漿原理

1.1 原巷道修復(fù)工藝以及采取的注漿方法

1.1.1 原巷道修復(fù)工藝

劉莊煤礦原來對(duì)失修巷道的修復(fù)，一般采用與原巷道設(shè)計(jì)斷面一致的支護(hù)形式進(jìn)行翻修。

（1）原來是U型金屬鋼支護(hù)的，仍然用U型金屬鋼支護(hù)，并用錨索、鋼梁加固，外加噴漿加強(qiáng)支護(hù)；原來是錨網(wǎng)噴支護(hù)的，修復(fù)后仍采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，輔之淺孔注漿加固；（2）改變?cè)瓉碇ёo(hù)形式。對(duì)于原來是錨網(wǎng)噴支護(hù)的，考慮處于斷層帶、壓力大，翻修為U型金屬鋼支護(hù)，用錨索、鋼梁加固后，加于噴漿加強(qiáng)支護(hù)。

1.1.2 原巷道采取的注漿方法

主要采取淺孔注漿方法。通過對(duì)巷道表層向內(nèi)200～600mm范圍的圍巖，進(jìn)行淺孔注漿，使其膠結(jié)成整體加固圈，以增強(qiáng)抵抗來自圍巖體的壓應(yīng)力。

1.2 現(xiàn)巷道修復(fù)采取的新工藝方法

（1）對(duì)失修巷道按原設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行修復(fù)。（2）巖層相對(duì)穩(wěn)定的，采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)，然后進(jìn)行深、淺孔注漿；對(duì)于處在煤層、泥巖、地質(zhì)構(gòu)造帶區(qū)域的巷道，采取架設(shè)高強(qiáng)度36#U型金屬棚，錨索、鋼梁鎖固，再進(jìn)行深、淺孔注漿。

1.3 巷道深、淺孔注漿新技術(shù)原理

失修巷道在修復(fù)時(shí)，由于煤層或巖體在開挖后，形成一個(gè)空間，打破了原始煤層或者巖層原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，周圍巖體的應(yīng)力就會(huì)慢慢釋放出來，直到達(dá)到新的平衡。翻修好的巷道，雖然進(jìn)行了有效支護(hù)，但是巷道的周圍圍巖（煤層或巖體）已經(jīng)產(chǎn)生了裂隙，隨著地應(yīng)力的不斷作用，巷道還會(huì)不斷的變形。

創(chuàng)新采取深、淺孔注漿充填技術(shù)。其原理是在中央軌道石門修復(fù)好的巷道內(nèi)，在原有淺孔注漿技術(shù)的基礎(chǔ)上，再對(duì)巷道圍巖1～10m范圍內(nèi)的深部圍巖裂隙充填，使巷道周圍的圍巖與深部圍巖膠結(jié)成拱形連續(xù)體加固圈。深、淺孔注漿的結(jié)合，使得圍巖淺部和深部共同形成了新的深厚拱形加固圈，并與原圍巖形成一個(gè)整體，提高了圍巖的內(nèi)聚力和圍巖的強(qiáng)度，使得巷道不易被破壞。

2 深、淺孔注漿技術(shù)參數(shù)以及注漿工藝和注漿設(shè)備

2.1 注漿用錨注管及水泥參數(shù)

2.1.1 注漿錨注管。（1）注漿錨注管規(guī)格：采用Ф20mm的無縫鋼管制作，鋼管壁厚2.5mm，長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)=1000mm，L=2000mm，L=3000mm搭配使用；（2）注漿錨注管兩頭扳絲，注漿錨注管之間用束結(jié)（卡箍）連接；注漿錨注管桿體上每隔300mm對(duì)稱T字型布置梅花Ф6mm的注漿孔；錨固段630mm，開有馬牙，末端部70mm制作成M20的螺紋和鋼管連接。

2.1.2 注漿水泥參數(shù)。（1）注漿水泥及配比：采用單液水泥漿，水泥選用P·C32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，水與水泥比為0.7：1或1：1；（2）水與水泥比為0.7：1時(shí)，攪拌桶容積0.39m3；滿桶時(shí)：用水270kg、水泥8袋；桶2/3處時(shí)：用水160kg、水泥5袋；（3）水與水泥比為1：1時(shí)，攪拌桶容積0.39m3，滿桶時(shí)：用水300kg、水泥6袋；桶2/3處時(shí)：用水200kg、水泥4袋。

2.2 深、淺孔注漿工藝

（1）巷道深、淺孔注漿技術(shù)的特點(diǎn)：在巷道頂板布置深、淺錨注管各1組，兩幫幫部分別布置深、淺錨注管各1組，間距為20m；錨注管深孔采用42#鉆頭鉆孔，淺孔采用32#鉆頭鉆孔；錨注管深孔施工長(zhǎng)度為10m，安裝錨注管長(zhǎng)度為8m，錨注管淺孔施工長(zhǎng)度為1m，安裝錨注管長(zhǎng)度為1m；注漿孔內(nèi)同時(shí)安裝淺部和深部?jī)筛{管。（2）根據(jù)巷道圍巖的地質(zhì)條件，淺孔注漿壓力為：正常注漿壓力不超過1.0MPa。淺孔注漿時(shí)，需要反復(fù)壓入，等到長(zhǎng)管返水、返漿時(shí)暫停注漿。一個(gè)圓班后，進(jìn)行深孔注漿，深孔注漿壓力為：正常注漿壓力不小于4MPa。（3）根據(jù)巷道注漿圍巖特征，每2排中間取一組驗(yàn)收點(diǎn)，采用清水試壓法進(jìn)行驗(yàn)收，終壓不低于4MPa。（4）施工工藝：標(biāo)孔→鉆孔→檢查鉆孔的質(zhì)量→安裝注漿管及封孔部件→封孔→開泵注漿→注漿質(zhì)量檢查→驗(yàn)收。

2.3 深、淺孔注漿設(shè)備

（1）鉆進(jìn)深、淺孔注漿孔，采用KMQTB/130風(fēng)錘或MQT-130/3.0風(fēng)動(dòng)錨索機(jī)打眼。（2）與KMQTB/130風(fēng)錘或MQT-130/3.0風(fēng)動(dòng)錨索機(jī)相配套的鉆桿、Ф42鉆頭和Ф32鉆頭若干。（3）ZBY-50/70-11電動(dòng)注漿泵。（4）與電動(dòng)注漿泵配套的主要進(jìn)風(fēng)管，型號(hào)為KJ-25×10、KJ-16×10等若干根。

3 巷道采用深、淺孔注漿技術(shù)安全技術(shù)措施

（1）進(jìn)行深、淺孔錨注前，必須找凈巷道的頂、幫活矸危巖，加強(qiáng)頂板管理。（2）注漿人員要佩戴好勞動(dòng)保護(hù)，佩帶防護(hù)眼鏡和手套；拌料及添料時(shí)，防止?jié){液濺傷眼睛或皮膚；拌料時(shí)，施工人員不得將身體任何部位伸入運(yùn)行的攪拌桶內(nèi)。（3）所有注漿管路的聯(lián)接，必須采用專用U型銷子；在絲扣連接處，必須上緊絲扣，聯(lián)接絲扣必須牢固可靠，并使用8#鐵絲進(jìn)行二次保護(hù)。（4）施工人員不要站在正在注漿的錨注管正下方和正前方，注漿槍頭前后20m處，要設(shè)好警戒，未經(jīng)允許不準(zhǔn)人員隨意通過。（5）在進(jìn)行注漿作業(yè)時(shí)，若需要人員登高作業(yè)，登高作業(yè)人員必須戴保險(xiǎn)帶。（6）漿液制作時(shí)，嚴(yán)格掌握注漿技術(shù)參數(shù)與漿液配比要求，水灰比和注漿終壓值，必須滿足設(shè)計(jì)要求。（7）注漿期間，如果發(fā)現(xiàn)跑漿、或者壓力變化巨大等異常情況，必須立即停止注漿，待查明原因，處理好隱患后，方可恢復(fù)注漿。

4 修復(fù)巷道采取深、淺孔注漿技術(shù)加固效果分析

（1）先期進(jìn)行深、淺孔注漿新技術(shù)的巷道，是位于-768m的中央軌道石門900～1000m段巷道，通過創(chuàng)新采取深、淺孔注漿技術(shù)加固后，現(xiàn)場(chǎng)布置位移點(diǎn)觀察，巷道的變形得到了有效的控制，兩年來沒有明顯位移量。（2）通過中央軌道石門的成功應(yīng)用，接著在東一軌道石門、東一軌道大巷，以及東三軌道石門和軌道大巷，也相繼采用了深、淺孔注漿新技術(shù)，均取得了明顯的效果；接著在西區(qū)也全面推廣應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)，巷道一年多來都沒有出現(xiàn)變形位移量。（3）目前劉莊煤礦巷道失修現(xiàn)狀已經(jīng)發(fā)生根本性改觀，巷修隊(duì)到了沒有失修巷道可修的良好境況。不光是維簡(jiǎn)費(fèi)、人工工資費(fèi)節(jié)約了，而且能抽出巷修隊(duì)伍從事生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。

5 通過對(duì)比得出的結(jié)論

（1）相比傳統(tǒng)的注漿工藝，深、淺孔注漿技術(shù)不僅控制了巷道表層的破碎圍巖，更一步加固了深層破碎的圍巖，使之結(jié)合成整體。（2）相比傳統(tǒng)的巷道修復(fù)技術(shù)，如刷擴(kuò)后錨索網(wǎng)噴、錨網(wǎng)索噴架設(shè)金屬棚和后期的傳統(tǒng)注漿，深、淺孔注漿施工工期快，修復(fù)成本低。（3）采用深、淺孔注漿技術(shù)，改善了巷道圍巖狀況，提高了圍巖本身的穩(wěn)定性。