深部大巷破碎圍巖注漿加固技術(shù)應(yīng)用

解超超

（晉城金成礦山建筑工程有限責(zé)任公司，山西 晉城048100）

引言

隨著礦井采掘深度的不斷增加，圍巖原巖應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力也隨之發(fā)生較大變化，在地質(zhì)上往往出現(xiàn)褶皺、斷裂地層等現(xiàn)象，對(duì)巷道圍巖的整體塑性造成很大影響。注漿加固技術(shù)能夠有效提高巷道圍巖整體塑性，強(qiáng)化支護(hù)效果，已被廣泛應(yīng)用于高地應(yīng)力、富水、斷層等復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道破碎圍巖加固工程中[1]。本文以岳城煤礦東軌大巷注漿加固為例，對(duì)深部條件下大巷加固進(jìn)行深入探究。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

岳城煤礦15號(hào)煤層位于-760 m，煤層質(zhì)地松軟，有夾矸。試驗(yàn)巷道東軌大巷是15號(hào)煤運(yùn)輸大巷，巷道高度2.6 m，巷道為矩形斷面，凈寬5.0 m、凈高3.0 m，凈斷面積15 m2。頂板為9.26 m的堅(jiān)硬灰?guī)r，底板為鋁質(zhì)泥巖。由于巷道埋深較大，堅(jiān)硬頂板強(qiáng)烈采動(dòng)造成巷道頂?shù)装遄冃纹茐膰?yán)重，巷道底鼓達(dá)1 600 mm，兩幫移近達(dá)1 400 mm，煤幫極其破碎，錨桿難以有效錨固，錨索鉆孔塌孔嚴(yán)重，難以施工，頂板內(nèi)部出現(xiàn)較大離層。目前巷道經(jīng)過(guò)多次起底擴(kuò)幫工作，成本高昂，擬通過(guò)注漿加固的方式，對(duì)巷道煤幫、底板進(jìn)行加固，從而對(duì)巷道整體起到維護(hù)作用[2]。

2 注漿方案

2.1 巷幫注漿

幫部每側(cè)施工兩個(gè)鉆孔，排距2 000 mm，根據(jù)注漿量可適當(dāng)調(diào)整排距。上部垂直施工一個(gè)鉆孔，下部鉆孔傾角30°。鉆孔施工長(zhǎng)度為6 m，間距1 500 mm，上部孔距頂800 mm，下部孔距底800 mm，直徑為42 mm。布置形式如圖1、表1所示。

圖1 巷道幫部鉆孔剖面示意圖（單位：mm）

表1 巷道幫部注漿鉆孔施工參數(shù)表

2.2 底板注漿

底板采用“深孔錨索注漿”方式施工。施工三個(gè)鉆孔，底板正中垂直施工1個(gè)鉆孔，兩側(cè)底角孔下扎20°，使用SKP22-1/1720-9300錨索、配套24 kg軌道、鋼筋托梁連鎖進(jìn)行加固。施工深度為9.3 m，間距1 600 mm，距幫分別為1 000 mm，直徑為42 mm。布置形式如圖2所示。

圖2 巷道底板錨索鉆孔布置示意圖（單位：mm）

考慮到以往打孔情況，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中，逐排打孔注漿，防止串漿。注漿加固前，在注漿區(qū)段均勻布置三組表面位移監(jiān)測(cè)，持續(xù)關(guān)注注漿后幫部、底板變化情況。

2.3 幫部錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

巷道幫部注漿施工前，巷道幫部施工錨索補(bǔ)強(qiáng)，錨索規(guī)格：SKP22-1/1720-4300高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，長(zhǎng)度4 300 mm。采用3-0-3方式支護(hù)，排距2 000 mm，錨索安裝角度與幫部垂直。幫部施工三根錨索，間距1 100 mm，上部錨索距頂400 mm，下部錨索距底500 mm，可根據(jù)原有的支護(hù)方式適當(dāng)調(diào)整。

3 現(xiàn)場(chǎng)效果

注漿加固并進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)后，對(duì)巷道變形進(jìn)行了觀測(cè)，注漿加固之后1個(gè)月對(duì)注漿加固區(qū)域進(jìn)行了鉆孔窺視。

3.1 巷道變形觀測(cè)

采用十字布點(diǎn)法觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為22 d。22 d內(nèi)兩幫最大移近量37 mm，平均變形速度低于2 mm/d，平均變形量24 mm，平均約1 mm/d；頂?shù)装遄畲笠平?0 mm/d，平均移近速度1.4 mm/d，頂?shù)装迤骄平?3 mm，平均1 mm/d，見(jiàn)表2。

表2 巷道變形觀測(cè)表

通過(guò)巷道變形觀測(cè)結(jié)果可以看出，兩幫和頂?shù)装迤骄冃嗡俣染鶠?mm/d左右，對(duì)比以往巷道變形經(jīng)驗(yàn)可知，巷道加固之后巷道變形得到了明顯控制。

3.2 鉆孔窺視

共窺視5個(gè)鉆孔，其情況見(jiàn)表3。

表3 窺視鉆孔情況表

1）在窺視鉆孔施工過(guò)程中，時(shí)而鉆頭觸漿體有頂鉆感，說(shuō)明漿液硬化后硬度大，成孔整體良好，局部有小塊煤粒塌落堵孔，說(shuō)明注漿不可能從整體上改變煤體結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能[3]，但是有助于已破壞煤體形成再承載層，恢復(fù)一定的承載能力。

2）窺視過(guò)程中，孔壁多處見(jiàn)漿，主要集中在0～1.5 m范圍內(nèi)，觀測(cè)裂隙最大寬度可達(dá)10 mm，深部亦有，說(shuō)明原始煤體破碎，裂隙發(fā)育；未發(fā)現(xiàn)未被漿液填充裂隙，或只有極少裂隙未被填充，證明漿液具有較好的流動(dòng)性，注漿工藝合理，漿液擴(kuò)散良好；

3）距離注漿鉆孔4.0 m位置的4號(hào)窺視鉆孔在1.9 m深位置見(jiàn)漿，距離注漿鉆孔4.0 m位置的5號(hào)窺視鉆孔，在1.6 m深位置見(jiàn)漿，說(shuō)明漿液擴(kuò)散半徑在4 m以上；3號(hào)窺視鉆孔在4.4 m深位置見(jiàn)漿，說(shuō)明漿液擴(kuò)散深度在4.4 m及以上。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)東軌大巷圍巖變形觀測(cè)和鉆孔窺視結(jié)果可知，兩幫和頂?shù)装迤骄冃嗡俣染鶠? mm/d左右，孔壁在0～1.5 m范圍內(nèi)多處見(jiàn)漿，觀測(cè)裂隙最大寬度可達(dá)10 mm，說(shuō)明原始煤體破碎，裂隙發(fā)育，漿液擴(kuò)散半徑在4 m以上，擴(kuò)散深度在4.4 m及以上，圍巖塑性良好，巷道變形得到了明顯控制。