動壓影響軟煤巷道底板注漿加固技術(shù)研究

王劍鋒

（山西晉煤集團宏盛建筑工程有限公司， 山西 晉城 048006）

1 現(xiàn)場概況

坪上煤業(yè)西膠運輸巷、151101、151102是15號煤三條永久大巷，頂板均為堅硬灰?guī)r，懸頂面積對巷道兩幫和底板造成較大的支承壓力，同時受巷道上覆煤層應(yīng)力和本煤層采動影響，巷道底鼓量最大值達到1 200 mm，兩幫圍巖變化800 mm，局部頂板破碎離層，屬破碎圍巖巷道，嚴重影響了巷道和巷道內(nèi)部管路的使用安全。為了控制巷道劇烈變形的趨勢，減少巷道翻修次數(shù)，擬采用聯(lián)邦加固Ⅰ號作為加固材料，結(jié)合目前15號煤151盤區(qū)大巷巷道變形破壞情況，初步確定加固巷道總長度約為980 m，巷道布置如圖1所示。

圖1 巷道布置圖

2 注漿方案

2.1 巷幫注漿

在巷道兩幫施工注漿錨桿、錨索進行支護，錨索排距6m，每排2個注漿鉆孔交錯成三花眼布置，上排鉆孔距巷道底板1.8m，下排鉆孔距底板0.8 m，如圖2所示。

現(xiàn)場施工時應(yīng)提前對巷幫破碎情況進行檢查，盡可能避開原錨桿、錨索施工位置，漿液凝固后可再對巷幫進行錨索補強支護，兩排錨索基本與注漿鉆孔平行布置，錨索間距為2.0 m。

圖2 注漿鉆孔和補強錨索布置圖

2.2 底板錨注方案

2.2.1 底板注漿錨桿

在151101巷底板注漿鉆孔，每排3根注漿錨桿，排距1 500 mm，采用氣動錨桿鉆機施工，鉆孔直徑Φ42 mm，鉆孔深度2 000 mm，垂直底板施工。采用Φ25 mm×5 mm、長度2 000 mm的中空注漿錨桿。注漿錨桿前端1 000 mm為封孔段，后部1 000mm為射漿孔段。每一排錨桿注漿完畢后，采用Φ16 mm鋼筋托梁連接，然后上托盤和螺母。

為了使錨桿出漏部分不影響巷道行人和運輸，需要在每一排錨桿施工區(qū)域?qū)ο锏狼胁?，切槽寬度?50 mm，深度為200 mm，注漿完成后進行切槽回填掩蓋，注漿終止壓力為4～6 MPa，根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整。

2.2.2 底板注漿錨索

在151101巷底板布置注漿錨索，每排3根錨索，排距3 000 mm，鉆孔深度8 000 mm，垂直底板施工，采用中空注漿錨索，型號為Φ22 mm×8 000 mm，公稱直徑為22 mm，長度為8 000 mm，每排錨索采用14號槽鋼或廢舊鋼軌做底梁，底梁上穿三個錨索孔。為了使錨桿出漏部分不影響巷道行人和運輸，需要在每一排錨索施工區(qū)域?qū)ο锏狼胁?，切槽寬度?00mm，深度為200 mm，注漿完成后進行切槽回填掩蓋，鉆孔施工完畢后，插入中空注漿錨索，插入灌漿管，向孔底灌注5 L漿液，錨固長度為4 000 mm，建議采用聯(lián)邦加固雙液漿，水灰質(zhì)量比為0.6∶1，灌注24 h后即可進行張拉，張拉預(yù)緊力不低于100 kN。在錨索錨固好以后，張拉之前，應(yīng)進行封孔，在封孔時首先通過人工向錨索孔內(nèi)塞棉紗，長度約1.0 m，可以采用直徑比錨索略大的鋼管套在錨索上，向內(nèi)塞填棉紗。

注漿錨索預(yù)緊時，要塞入棉紗后再裝止?jié){塞、托盤、錨具，并使封孔裝置外露100 mm左右；掛上張拉千斤頂，開泵進行第一次張拉（封孔），當止?jié){塞完全被壓入鉆孔后，停止張拉，檢查封孔情況是否密實，否則可加合適直徑的鋼管或硬質(zhì)塑料管重復(fù)張拉封孔直至密實；將千斤頂復(fù)位，再開泵進行第二次張拉，觀測壓力表讀數(shù)，張拉至100 kN，停止張拉，卸下千斤項。151101巷底板注漿錨桿、錨索布置如圖3所示。

圖3 151101巷底板注漿錨桿、錨索布置平面圖（單位：mm）

底板注漿錨索結(jié)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 現(xiàn)場施工

在151101巷底板共布置652個注漿鉆孔。最大單孔注干料為5 t，漿料為9 t；平均每孔注干料約0.75 t，漿料約 1.35 t；平均每米注漿干料約 0.5 t，漿料約0.9 t。從現(xiàn)場煤壁漏出漿液情況看，漿液漏出后30 min以內(nèi)硬化，在煤幫上形成類似噴層的效果，結(jié)構(gòu)緊密，硬度較大，灑落到地面上的漿液與散煤結(jié)合緊密。

由于煤幫極易破碎，平均每注一個孔，煤壁或錨桿（索）孔漏漿次數(shù)為5～10次，漏漿之后通過間歇注漿，堵漏情況良好。漏漿雖然浪費了工時，但是漏漿位置越多，說明裂隙被填充的越充分，因此應(yīng)當保持耐心，不怕漏漿，進行多次封堵；使用注漿錨桿（索）實現(xiàn)了錨注合一，全長錨固，簡化了傳統(tǒng)注漿+錨桿（索）補強的施工工序，施工1～3 d后進行預(yù)緊，預(yù)緊力不低于150 kN。

4 礦壓觀測及結(jié)論

在注漿后的巷道內(nèi)布置表面位移觀測點，觀測巷道的兩幫移近量及底鼓量，分析聯(lián)邦加固Ⅰ號注漿材料的加固效果。在151101巷布置3個測點，編號1—3，151102巷布置3個測點，編號4—6，對6個測點的幫部移近量和底鼓量進行統(tǒng)計，得到測點位置的兩幫移近量及底鼓量，見表1。

圖4 底板注漿錨索布置剖面圖

表1 表面位移變形量統(tǒng)計表

由上表可知：151101巷底板注漿加固后，左右兩幫最大移近量為84 mm，巷道底板最大底鼓量為158 mm，兩幫和底板變化均在設(shè)計允許范圍之內(nèi)；151102巷是在151303工作面回采完成一年后進行的加固施工，變形量更小，151102巷注漿加固完成后，兩幫最大移近量為52 mm，底鼓量最大為47 mm。說明注漿支護加固有效改進了巷道頂?shù)装鍑鷰r特性，有效控制了巷道底鼓。