壁后注水泥漿在新三礦北大巷整修中的研究與應(yīng)用

文/趙恒，冀中能源峰峰集團有限公司新三礦

1 新三礦主要巷道概況

生產(chǎn)礦井在儲量后期，資源逐步減少，生產(chǎn)成本逐步增高的重點就在與生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性在下降，主要巷道的安全質(zhì)量穩(wěn)定性也在下降，維護的人力物力要與生產(chǎn)效益保持一個均衡的狀態(tài)，隨著時間的推移，效益逐漸趨零。

新三礦主要生產(chǎn)地區(qū)在-390水平，該水平分為3翼，北翼主要巷道（運輸大巷、皮帶道、回風(fēng)道）9000余米；東翼主要巷道（運輸大巷、皮帶道、回風(fēng)道）4500余米；南翼主要巷道（運輸大巷、皮帶道、回風(fēng)道）2800余米；隨著回采及掘進任務(wù)的日益延伸，巷道的老化進程和逐漸采空區(qū)壓力的釋放，巷道日常維護所需投入的人力、物力日益增長，而維修效果卻與之成反比。

2 采用壁后注水泥漿技術(shù)的原因

傳統(tǒng)的巷道維護技術(shù)存在諸多的弊端，直接影響著礦井的安全和經(jīng)濟效益的提高，從某種程度上制約了企業(yè)的發(fā)展，大量的投入與產(chǎn)出不均衡造成資源的利用不合理，與礦井的發(fā)展不相匹配，需要技術(shù)性的、創(chuàng)造性的、有突出效益的、更好的整修方式來取代耗費人力物力多的傳統(tǒng)整修模式。

采用壁后注水泥漿對易變形巷道破碎圍巖加固處理后，使?jié){液充填和膠結(jié)圍巖的空隙和裂縫，在巷道的外圍形成完整的注漿帷幕，并與圍巖、錨注桿共同形成有效承壓組合拱。

3 壁后注水泥漿對主要巷道技術(shù)改造的過程

前期對北大巷2300片口至原壓風(fēng)機房段進行調(diào)研，對壁后注水泥漿加固主要巷道的可行性、可靠性進行調(diào)查、分析，確定施工工期及任務(wù)分配。

2016年10月25日～11月30日，在北大巷2300片口至原壓風(fēng)機房段，原u鋼拱形支護段共計127m，進行錨網(wǎng)索噴漿后進行壁后注漿，以驗證主動支護代替被動支護，采取壁后注漿技術(shù)的設(shè)備、施工程序、及巷道規(guī)格是否滿足礦井需求。

2017年6月10日～2017年10月10日，對新三礦北大巷壁后注水泥漿加固完成470m，實現(xiàn)了巖巷整修段控制巷道形變，達到了預(yù)期實施主要巷道壁后注漿加固的目的。

實驗證明，u鋼架棚這種被動支護形式是可以被主動支護取代的，注漿技術(shù)的程序和工序，也得到了驗證。

4 新三礦北大巷壁后注水泥漿技術(shù)的主要內(nèi)容

4.1 注水泥漿工藝

注漿施工過程一般分為以下幾個步驟：

1)鉆機就位，進行鉆孔；2)清洗鉆屑及鉆孔壁上的松軟料；3)壓水試驗從而可以得到巖石滲透性資料；4)摻配漿料、聯(lián)接注漿管路、檢查壓力表；5)進行注漿；注漿后質(zhì)量檢查。

4.2 注漿方法

注漿方法按注漿的連續(xù)性可分為連續(xù)注漿、間歇注漿；

按一次注漿 的孔數(shù)可分為單孔注漿、多孔注漿；

4.3 設(shè)備選取

注漿泵 2ZBQ-10/12 1臺

攪拌機 JBJ-300 配套水箱 1臺

4.4 材料選取

注漿管采用6分管（Φ26.8mm），長度600mm，一端套好絲扣；

注漿管路使用Φ25mm高壓膠管，膠管之間使用快速接頭連接，膠管耐壓強度要在14MPa以上。

注漿泵壓力表量程為1-12MPa。

注漿料配比：水：水泥=1:1,使用425#硅酸鹽水泥配制。

5 新三礦北大巷壁后注水泥漿技術(shù)的主要特點

1)從北大巷實踐工程的效果來看，注漿提高了淺部巖體的圍巖強度，形成了承載結(jié)構(gòu)，降低圍巖變形的程度，達到了注漿加固的目的，保證了巷道安全使用，取得了良好的工程實踐效果。2)壁后注漿技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)注漿壓力、注漿時間與漿液擴散的范圍是互相影響的，沒有固定的取值，要根據(jù)圍巖的破碎情況靈活而定，選擇最合適的參數(shù)。3) 適量加入改善硅酸鹽水泥流動性的外加劑，提高了水泥的滲透擴散性能，滿足了巷道圍巖注漿加固要求。

5.1 投資

物料投資約41.82萬元，包括注漿設(shè)備購置4.8萬元、注漿管路、注漿管制作1.2萬元、包括主要用料：425#硅酸鹽水泥購置35.82萬元等。

人力投資：注漿3人配合作業(yè)：170元/工×3人×157天=80070元

合計：49.827萬元。

5.2 經(jīng)濟效益

正常巷道整修597m需人工費用：

錨網(wǎng)索噴漿包干價=597m×1320元/m=78.8萬元

一般整修巷道材料投入費用：

錨網(wǎng)索噴漿整修材料費：597m×2370元/m=141.5萬元

根據(jù)原整修周期每10個月整修1遍；現(xiàn)壁后注漿后延長至每20個月整修一遍計算：

節(jié)省人工費用：78.8萬元

節(jié)省材料投入費用：141.5萬元

計算可得：141.5+78.8-49.827=170.473萬元

以上合計，該項目每年為新三礦產(chǎn)生效益計170.473萬元。

5.3 安全效益

每10個月減少入井整修員工人次：30人×50天=1500人次；減少1500人次的入井作業(yè)安全風(fēng)險；根據(jù)海因里希事故法則，可減少4.5次傷亡事故、130次輕傷事故、1350不安全行為。

項目存在的不足和建議：1）不足。該壁后注水泥漿技術(shù)目前只適合在主要巷道整修使用，對于頂板托煤段巷道、回采工作面上下順槽等尚不適合，因此非主要巷道的利用率不高。

2）建議。①增加注漿設(shè)備的研發(fā)，進行打孔、注漿一體巷修機械的開發(fā)設(shè)計，從而進一步提高巷道整修的效率和工程質(zhì)量。②重視礦井后期，主要巷道維護的費用構(gòu)成，分析其成本消耗主體，觀測壁后注漿技術(shù)應(yīng)用前及應(yīng)用后效果的驗證，是否可以合理降低維護成本，達到巷道維護費用與安全生產(chǎn)投入的均衡。

項目發(fā)展前景：壁后注水泥漿對礦井失修巷道擴修后支護形式進行了優(yōu)化 ,不僅使巷道維修次數(shù)大大減少,整體支護費用降低, 而且改善了礦井整體面貌,消除了礦井后期巷道維護繁重工作和大量重復(fù)投入資金；給礦井帶來的經(jīng)濟效益和安全效益極為可觀 ,具有很高的推廣應(yīng)用價值。