巷道注浆加固技术研究

巷道注浆加固技术研究

时丕全1韩立清2王纪更

时丕全1韩立清2王纪更3(中煤第五建设有限公司第三十一工程处河北邯郸455004)

摘要：本文对巷道围岩注浆加固作用、注浆方法分类、进行了较为详细地论述与分析。并通过工程实例，具体介绍了巷道注浆加固的施工过程和方法。

关键词：巷道；注浆加固；方法；施工

引言：巷道注浆加固就是利用水泥浆液在注浆泵压力作用下，来充填和固结煤岩体中被破坏的或者原有裂隙面。可以对破碎煤岩体起到补强加固作用和充填密实作用，也可以将充填不到的封闭裂隙和空隙压缩，从而对岩体整体起到压实作用。

1.注浆加固作用1.1注浆提高巷道围岩结构面的强度和刚度结构面发育的煤岩体，其强度和变形主要由结构面控制。一般情况下，结构面的强度与刚度比较低，容易出现离层、滑动和张开，导致煤岩体强度降低，体积增大，引起巷道围岩变形。注浆加固材料可显著提高结构面的强度和刚度，从而提高煤岩体的整体强度，增加围岩的自身承载能力。

1.2充填压密裂隙浆液在泵压的作用下，渗透充填一些裂隙，另外经挤压可使一些充填不到的裂隙闭合，从而降低煤岩体的孔隙率，改善裂隙、孔隙周围的应力分布状态，提高围岩强度。

1.3注浆封闭水源、隔绝空气围岩注浆可有效地封堵流水通道，防止或减轻水对围岩的软化，避免围岩强度因水的影响而大幅降低。同时，围岩注浆后封堵了裂隙，可有效地防止围岩风化。

2.煤矿巷道注浆加固方法根据破碎巷道围岩加固工程性质可分为：永久工程加固和短期或临时加固工程。对于永久性工程，主要有井筒、大巷、专用硐室加固；短期或临时性加固工程主要有掘进工作面过构造区、高应力区加固，回采工作面两端头三角煤加固，回采巷道、工作面开切眼及回撤通道加固等。根据巷道围岩裂隙类型分为：裂隙型破碎围岩加固和疏松型软弱破碎围岩加固。根据围岩裂隙成因分为：原生裂隙破碎型和采掘动压应力变化破坏型围岩加固。通常所说的巷道维修加固，就是巷道服务一段时间后，由于围岩流变、受到采动影响，围岩出现较大变形与破坏，巷道断面与安全性不能满足生产要求后实施的注浆加固。

注浆加固可单独实施，也可与锚固技术联合使用，为此，开发了多种形式的注浆锚杆、注浆锚索。锚注加固技术是利用锚杆或锚索兼作注浆管，对巷道围岩进行注浆。一方面可加固巷道周边的破裂煤岩体，提高围岩的自承能力；另一方面，可改善破裂煤岩体的结构及力学性能，为锚杆、索提供可锚的基础，提高锚固力，最大限度地发挥锚杆、索的支护作用。

3.工程实例3.1工程概况山东单县张集煤矿-600m井下制冷硐室主体工程，其巷道宽6400mm。在进行了反底拱混凝土+U型钢棚底板加强支护后。又增加了底板注浆加固工程，注浆浆液以底板注浆锚索、注浆锚杆为浆液输送体，以此即充填了底板破裂煤、岩体，又起到了锚固岩体作用。

3.2注浆施工3.2.1注浆锚杆采用MLX50-28/32z专用注浆锚杆，规格为Φ25×2000mm，间排距为1600*1600mm，即每排布置5根，两侧注浆锚杆打设角度为-10°，安装锚注锚杆时在锚杆一端200mm段缠绕麻丝（棉丝），并安装配套螺母，以防注浆时，因注浆压力增大而脱出岩体。

3.2.2注浆锚索①底板注浆锚索采用Φ22*6300mm中空锚索线，间排距为2400*1600mm，计每排布置3根，并与注浆锚杆插空布置,。配套索具，锚索盘规格：150×150×20mm；采用ZQJJ—200/1.8气动架柱式钻机施工锚索孔；锚索孔施工好以后，及时安装锚索，并同时将L=2.5m，φ25mm注浆管同时下入锚索钻孔内（将注浆管绑扎在锚索上防止注浆管落入锚索钻孔内），为防止锚索落入孔内，留出外露长度后用双股14#铁丝一端系住锚索上部，另一端固定在巷道底板上，锚索外露长度控制在200mm以内，注浆管外露以上满连接丝为宜。

下锚索时在锚索距地坪1m左右位置使用棉纱或配合树脂锚固剂缠实，将注浆管一并缠实。人工拌和快速水泥封孔，封孔长度300mm，待快速水泥凝固后，采用注浆泵连接注浆管注浆。

②施工时钻机垂直于巷道底板，允许误差±3度；钻机固定后至成孔前严禁移动，操作进气阀门时一定要缓慢地增大和减小。成孔后若底板易充水，容易造成塌孔，应尽快下放锚索并实施封孔。

③注浆采用P·O42.5水泥单浆液，水灰比0.5—0.6，注浆终压3Mpa，达到设计压力后再稳压注浆10分钟。

④注浆后不可立即上托盘进行预紧，必须在注浆72h后进行，同时采用2M雁型钢梁（2000*140中间厚10mm两边厚5.6mm）顺巷布置将每两棵相邻锚索组合成一体，然后上托盘、锁具张拉锚索，锚索张拉力不小于100KN。

⑤凿孔作业程序及卸杆方法：开孔时先以较小冲击功，推进力及低速钻进，以便以钎头定位，（需除尘时，给予适当的水量以减少除尘）待钎头钻进10公分左右，再以全风门冲击，并适当加大推进力，提高转速，（需除尘时使气水混合物保持适当比例），进行正常的凿岩工作，钻完一根钻杆要停止风马达运转和停止给冲击器送风送水，把叉子插到托钎器的钻杆槽中，使风马达反转，滑板后退，使接头与钻杆脱开，再接第二根钻杆进行钻凿，如此连续工作。

⑥安装中空注浆锚索时，采用2支MSCK2350型树脂锚固剂进行锚固。在距锚索尾部1m处缠绕麻皮或棉纱，以此增加浆液封堵效果。然后用锚索机进行注入及搅拌，之后装上锥形橡胶止浆塞（锥头向里）与托盘，再旋转螺母进行封孔和张拉预紧，待整体注浆完毕后，二次锚网支护前再将托盘卸掉进行压网。

3.2.3注浆系统清水耐压试验注浆前，对注浆泵和注浆管路进行耐压试验，试验压力必须达到注浆终压1.5倍以上，即注浆锚杆3MPa，注浆锚索5Mpa，且持续不得小于15min，确认无误后，方可使用。

3.2.4注浆采用水泥单浆液，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6，并掺入2%的高效早强减水剂。正常情况下，每孔注入水泥量50～100kg左右，当注入水泥量超过300kg、注浆压力仍未达到注浆终压时，可暂停注浆；待2小时后再复注，若复注时注入水泥量超过500kg，压力仍未达到注浆终压时，应检查是否有漏浆、跑浆现象，然后再换孔注浆。

3.2.5注浆扩散半径及注浆压力①注浆扩散半径注浆扩散半径按巷道围岩裂隙考虑，注浆锚杆取1.5～2m，注浆锚索需全长锚固。

②注浆压力：不小于3Mpa。

3.2.6注浆中，当注浆孔达到设计终压后，停机，方可关闭注浆阀。

3.2.7注浆结束后，应立即用清水冲洗管路和注浆泵。

4.巷道注浆加固注意事项4.1注浆施工人员必须熟知要加固地点相关的作业规程及操作规程要求，熟悉避灾路线并保证在实际工作中严格遵守。

4.2对于工程质量，需有专人监督负责，严格按照设计方案施工，严格按照煤矿安全规程要求进行施工，确保施工安全。

5.结语从理论和实践上证实了巷道注浆加固工程技术在矿井区域的适应性，可进一步推广到其它类似矿压大巷道的加固应用，为解决煤矿井下其它类似矿压大巷道的加固工程提供了参考经验，具有广阔的应用前景。

参考文献：[1]张利.华北地区深井巷道注浆加固分类研究[D].河北工程大学,2012.[2]林海峰.长平矿回采巷道注浆加固方案研究[D].辽宁工程技术大学,2012.[3]张农,王保贵,郑西贵,朱先龙.千米深井软岩巷道二次支护中的注浆加固效果分析[J].煤炭科学技术,2010,05：34-38+46.作者简介：时丕全，男，助理工程师，现任中煤第五建设有限公司第三十一工程处张集项目部区队技术员