15105 運(yùn)輸順槽輔助巷支護(hù)加固設(shè)計(jì)與研究

侯志鵬

（山西高平科興牛山煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

1 工程概況

牛山煤業(yè)15105 工作面運(yùn)輸順槽頂板破碎，給安全生產(chǎn)帶來了隱患，因此結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，采用注漿改善圍巖的結(jié)構(gòu)，提高圍巖的殘余強(qiáng)度，發(fā)揮圍巖的自承能力。

2 注漿準(zhǔn)備工作

在巷道左幫和頂板注漿管由2 根1.5 m 長的4分鍍鋅鋼管連接而成，其中孔口1 號注漿管在端部50 cm 內(nèi)點(diǎn)焊鐵絲，2 號注漿管上打有直徑Ф10 mm的漿液擴(kuò)散孔。巷道右?guī)图葱∶褐鶐妥{管由1 根2 m 長的4 分鍍鋅鋼管制作而成，在端部50 cm 內(nèi)點(diǎn)焊鐵絲，在另一端注漿管上打有直徑Ф10 mm 的漿液擴(kuò)散孔，注漿管如圖1 所示。

圖1 注漿管示意圖

3 注漿錨桿孔的打孔

使用MQT120 錨桿鉆機(jī)打孔，鉆頭直徑為Ф32 mm。注漿錨桿的長度一般根據(jù)松動圈范圍、現(xiàn)有支護(hù)狀況、使用斷面要求等確定。當(dāng)按圖2 所示注漿孔排列時，應(yīng)使A1=2A2，其中A1為長方形ABCD 的面積，A2為ABCD 里一個注漿液孔的面積。大量工程實(shí)踐表明，煤礦巷道的圍巖注漿擴(kuò)散的半徑R 值一般在1～2.5 m 之間。假設(shè)孔的間距為d，則：

根據(jù)A1=2A2，則d=1.57R。

圖2 注漿孔間距圖

因此，注漿錨桿的布設(shè)間排距最大可以為1.57 m。考慮到圍巖破碎狀況，為保證圍巖能夠注實(shí)，鉆孔排距可取為3 000 mm，一個斷面布置7 根注漿錨桿。為保證整個巷道圍巖能夠充分得到加固，左幫和頂板鉆孔深全部定為3 000 mm，注漿錨桿長3 000 m，右?guī)蜑榉乐孤{，鉆孔深度全部為2 000 mm，注漿錨桿長2 000 mm，巷道圍巖注漿錨桿參數(shù)及布置圖見圖3。

圖3 巷道圍巖注漿錨桿布置圖（單位：mm）

4 注漿管的安裝

注漿管封孔材料是與注漿材料相同的雙液注漿材料，采用棉紗堵兩端，中間灌注的方式封孔，封孔長度0.5～1 m（可根據(jù)現(xiàn)場封孔效果調(diào)整），在1 號注漿管兩側(cè)點(diǎn)焊鐵絲段固定棉紗，推入注漿鉆孔內(nèi)并在兩處面紗中間灌漿封孔（鉆孔封孔結(jié)構(gòu)示意圖如下頁圖4 所示）。內(nèi)側(cè)棉紗要厚實(shí)，防止竄漿。封孔材料與注漿材料為同一種材料。

圖4 鉆孔封孔結(jié)構(gòu)示意圖

5 注漿設(shè)計(jì)流程

1）注漿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。注漿系統(tǒng)由注漿泵、主干軟管、快速聯(lián)接頭、注漿槍等組成。注漿槍由四通閥、異徑聯(lián)接頭、快速接頭母頭、截止閥等組成，如圖5 所示。

圖5 注漿槍頭示意圖

2）注漿設(shè)備。使用ZBYSB50/18-7.5 型氣動注漿泵和QB200 型氣動攪拌桶。ZBYSB50/18-7.5 型和QB200 型氣動攪拌桶。

3）注漿壓力。壓力設(shè)定為4～6 MPa，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整?？卓谧{壓力與注漿泵壓力表顯示的壓力是不相同的，因此，在孔口設(shè)置一個壓力表，及時觀察孔內(nèi)壓力，確保巷道圍巖能夠注實(shí)。

4）注漿量。注漿錨桿長度為3 000 mm，巷道水平方向加固范圍暫按4 000 mm 考慮，頂板方向仍按3 000 mm 考慮，錨桿排距3 000 mm，且假設(shè)巷道壁后圍巖全部注實(shí)，則每排注漿錨桿要加固的圍巖體積為V=（11×5.9-4×2.9）×3=159.9 m3，其中，11為需加固總長度，m；5.9 為加固總寬度，m；4 為巷道長度，m；2.9 為巷道毛寬，m；3 為一排錨桿加固寬度，m。

按照孔隙率為1%計(jì)算，每排6 根錨桿，平均每根錨桿需要注入的漿液量為：

當(dāng)然，不排除部分位置圍巖孔隙率遠(yuǎn)大于此值或者部分位置圍巖孔隙率遠(yuǎn)小于該值而導(dǎo)致的注漿量的變化，每個斷面內(nèi)錨桿自下而上先注底角，再注兩幫，最后注頂板。

5）注漿時間。各孔的注漿時間根據(jù)注漿錨桿位置的不同，考慮注漿泵的流量和每孔最低注漿量、視圍巖是否繼續(xù)吸漿或注漿孔周圍是否出現(xiàn)跑漿等靈活確定。

6）注漿工藝如圖6 所示。

圖6 注漿系統(tǒng)連接示意圖

7）注漿流程。作業(yè)單位準(zhǔn)備好注漿的設(shè)備、材料、棉紗、鐵絲等材料；提前把注漿泵及其他材料（包括高壓液管、連接管、卡子、接頭等）和注漿試劑運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)地點(diǎn)；在按照示意圖將吸液管、注漿管、泵和攪拌機(jī)連接好；開泵前注入潤滑油、開泵檢查泵是否完好、正常運(yùn)轉(zhuǎn)；將每天注漿的注漿錨桿安裝在鉆孔位置，并對需要注漿的錨桿逐根進(jìn)行封孔；大約15 min 后，封孔的材料達(dá)到了封堵的硬度，開始進(jìn)行注漿；注漿工序：檢查注漿泵及管路的安裝、連接情況—開啟輸出閥—沖開封孔器的壓力塞—開始注入漿液—停止注漿—繼續(xù)注入漿液—注漿結(jié)束—清洗注漿設(shè)備；注入漿液的過程中，安排專人觀察設(shè)備及巷道周圍情況，當(dāng)煤幫出現(xiàn)返漿的時候，通過間歇的注入漿液使已經(jīng)注入煤幫內(nèi)的漿液硬化，不停止?jié){液的情況下，進(jìn)行封堵漏漿裂隙；注漿結(jié)束，清理現(xiàn)場和設(shè)備等。

6 結(jié)語

通過對牛山煤業(yè)15105 順槽注漿后將頂板松軟、破碎破、遇水膨脹的圍巖進(jìn)行重新組合，構(gòu)成了完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)，滿足了錨桿和錨索加固時力的傳遞，進(jìn)一步提高了支護(hù)質(zhì)量和效果，保證了礦井的安全生產(chǎn)。