深部巷道破碎圍巖注漿加固技術(shù)研究

史海鵬

（山西晉煤集團(tuán)宏圣公司，山西 晉城 048006）

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，對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，本文以岳城煤礦東軌大巷注漿加固為例，對深部條件下大巷加固進(jìn)行深入探究。

1 概況

岳城煤礦15#煤層?xùn)|軌大巷位于-760 m，煤層質(zhì)地松軟，有夾矸，是15#煤運(yùn)輸大巷，巷道高度為2.6 m，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 的堅硬灰?guī)r，底板為鋁質(zhì)泥巖。由于巷道埋深較大、堅硬頂板、強(qiáng)烈采動，造成巷道頂?shù)装遄冃纹茐膰?yán)重，巷道底鼓達(dá)1600 mm，兩幫移近達(dá)1400 mm，錨桿難以有效錨固，出現(xiàn)較大離層。巷道經(jīng)過多次起底擴(kuò)幫工作，成本高昂。擬通過注漿加固的方式，對巷道煤幫、底板進(jìn)行加固，從而對巷道整體起到維護(hù)作用。

2 注漿方案

根據(jù)現(xiàn)場條件，對巷道兩幫、底板注漿加固。

（1）巷幫注漿。幫部每側(cè)施工兩個鉆孔，排距2000 mm，根據(jù)注漿量可適當(dāng)調(diào)整排距。上部垂直施工一個鉆孔，下部鉆孔傾角30°。鉆孔施工長度為6 m，間距1500 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，巷道幫部注漿鉆孔施工參數(shù)見表1。

圖1 巷道幫部鉆孔剖面示意圖

表1 巷道幫部注漿鉆孔施工參數(shù)表

（2）底板注漿

底板采用“深孔錨索注漿”方式施工。施工3個鉆孔，底板正中垂直施工1 個鉆孔，兩側(cè)底角孔下扎20°，使用規(guī)格為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1600 mm，距幫分別為1000 mm，直徑為42 mm。巷道底板錨索鉆孔布置形式如圖2。

圖2 巷道底板錨索鉆孔布置示意圖

現(xiàn)場實施過程中，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，持續(xù)關(guān)注注漿后幫部、底板變化情況。

（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，長度4300 mm。采用3-0-3 方式支護(hù)，排距2000 mm，錨索安裝角度與幫部垂直。幫部施工三根錨索，間距1100 mm，上部錨索距頂400 mm，下部錨索距底500 mm?？筛鶕?jù)原有的支護(hù)方式適當(dāng)調(diào)整。

3 現(xiàn)場效果

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

3.1 巷道變形觀測

采用十字布點法進(jìn)行觀測，觀測時間為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。巷道變形觀測表見表2。

表2 巷道變形觀測表

通過巷道變形觀測結(jié)果可以看出，兩幫和頂?shù)装迤骄冃嗡俣染鶠? mm/d 左右，對比以往巷道變形經(jīng)驗可知，巷道加固之后巷道變形明顯得到了控制。

3.2 鉆孔窺視

共窺視5 個鉆孔，其情況見表3。

表3 窺視鉆孔情況表

（1）在窺視鉆孔施工過程中，時而鉆頭觸漿體有頂鉆感，說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，說明注漿不可能從整體上改變煤體結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，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）窺視過程中，孔壁多處見漿，主要集中在0～1.5 m 范圍內(nèi)，觀測裂隙最大寬度可達(dá)10 mm，深部亦有，說明原始煤體破碎，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#窺視鉆孔在1.9 m 深位置見漿，距離注漿鉆孔4.0 m 位置的5#窺視鉆孔，在1.6 m 深位置見漿，說明漿液擴(kuò)散半徑在4 m 以上；3#窺視鉆孔在4.4 m 深位置見漿，說明漿液擴(kuò)散深度在4.4 m 及以上。

4 結(jié) 論

通過對東軌大巷圍巖變形觀測和鉆孔窺視結(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)多處見漿，觀測裂隙最大寬度可達(dá)10 mm，說明原始煤體破碎，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。