巷道圍巖注漿加固技術(shù)在王坡煤礦的應(yīng)用

徐勝利

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000）

1 工程概述

王坡煤礦改擴(kuò)建時(shí)，要將生產(chǎn)能力擴(kuò)至3 000 kt/a，運(yùn)輸系統(tǒng)也需延長(zhǎng)。王坡煤礦在集中膠帶巷9號(hào)聯(lián)絡(luò)巷處安裝二部膠帶機(jī)頭，要對(duì)原有巷道擴(kuò)巷，并增加一條聯(lián)絡(luò)巷道放置其它設(shè)備，也對(duì)原有巷道擴(kuò)刷，由于施工位置巷道布置密集，附近還有3215運(yùn)輸順槽的施工，因此，二部膠帶機(jī)頭硐室在施工完成一段時(shí)間后巷道變形較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為噴層脫落。由于硐室服務(wù)年限長(zhǎng)，要對(duì)此段巷道進(jìn)行注漿加固。

2 二部膠帶機(jī)頭硐室巷道布置及支護(hù)情況

見(jiàn)圖1，機(jī)頭硐室巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，巷道斷面形狀均為矩形，二部機(jī)頭硐室4個(gè)斷面的斷面尺寸分別為：1-1斷面 4 300×3 650 mm，2-2斷面 6 500×5 050 mm，3-3斷面5800×5050 mm， 4-4斷面5250×5050 mm，均用錨網(wǎng)索支護(hù)。

3 加固方案狀況

3.1 加固方案

為準(zhǔn)確了解巷道圍巖的破壞情況，在二部膠帶機(jī)頭硐室變形嚴(yán)重處，布置了2組窺視鉆孔，窺視圍巖結(jié)構(gòu)。窺視結(jié)果表明：雖然二部膠帶機(jī)頭硐室現(xiàn)為強(qiáng)力支護(hù)，但大部分巷道均為擴(kuò)刷后進(jìn)行強(qiáng)力支護(hù)，巷道在前期己經(jīng)發(fā)生了變形，并在擴(kuò)刷過(guò)程中重新受到擾動(dòng)，造成裂隙的加大；并且此處巷道密集，相鄰巷道的掘進(jìn)或擴(kuò)刷對(duì)相關(guān)巷道的影響也較嚴(yán)重，所以巷道仍未穩(wěn)定。為確保膠帶機(jī)頭硐室巷道群的安全使用，在硐室正式使用前對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固是很必要的。根據(jù)圍巖破壞變形情況，加固工程應(yīng)在恢復(fù)圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整性基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)巷道圍巖的主動(dòng)支護(hù)。參考原有支護(hù)強(qiáng)度、結(jié)合大量工程實(shí)踐，在確保工程質(zhì)量并盡量減小工程量的前提下，確定采用高壓注漿配合強(qiáng)力錨索支護(hù)的綜合加固方案。

圖1 二部機(jī)頭硐室巷道平面布置圖

高壓注漿的目的是充填遭到破壞的硐室圍巖內(nèi)部裂隙，將破碎圍巖進(jìn)行重新組合，提高承載能力，同時(shí)恢復(fù)或構(gòu)成完整的巖體結(jié)構(gòu)，形成連續(xù)的結(jié)構(gòu)體，有利于錨桿錨索加固力的傳遞，大幅度提高加固質(zhì)量和效果。因此，注漿加固是整個(gè)加固的基礎(chǔ)，也是保證加固質(zhì)量的基本條件。高壓注漿后，破碎圍巖基本上恢復(fù)連續(xù)狀態(tài)，但承載能力仍較弱，注漿施工后仍須加強(qiáng)圍巖的支護(hù)。

強(qiáng)力錨索加固的目的是在破碎圍巖恢復(fù)連續(xù)性后，對(duì)其施加強(qiáng)力的邊界條件，使注漿后的圍巖具有較強(qiáng)的承載能力，阻止圍巖再次破壞，確保加固后的巷道圍巖穩(wěn)定。

3.2 加固范圍

目前結(jié)合二部膠帶機(jī)頭硐室巷道群的圍巖變形情況，初步確定二部膠帶機(jī)頭硐室巷道群水泥加固及注漿錨索加固范圍。見(jiàn)圖2，加固巷道總長(zhǎng)度約245m，包括：集中膠帶巷69.1m，9號(hào)聯(lián)絡(luò)巷45m，2號(hào)驅(qū)動(dòng)硐室巷道45.9m，9號(hào)聯(lián)絡(luò)巷與2號(hào)驅(qū)動(dòng)硐室之間的聯(lián)絡(luò)巷16 m，集中軌道巷69.1m。為保證集中膠帶巷在服務(wù)年限內(nèi)的穩(wěn)定和安全使用，窺視結(jié)果顯示在0～4 m范圍內(nèi)微裂隙發(fā)育，有必要通過(guò)化學(xué)注漿來(lái)保護(hù)巷道圍巖的完整性，增強(qiáng)圍巖體的承載能力。化學(xué)注漿加固范圍共計(jì)加固巷道132m。

圖2 二部機(jī)頭硐室巷道群水泥注漿、注漿錨索加固范圍

3.3 加固材料

根據(jù)注漿材料特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)圍巖條件，本工程固確定采用水泥基無(wú)機(jī)注漿材料為主，重點(diǎn)部位配合高分子化學(xué)漿。正常注漿使用525號(hào)普通硅酸鹽水泥，配合XPM添加劑制備素水泥漿；大范圍漏漿進(jìn)行注漿堵漏時(shí)，壓注水泥-水玻璃雙液漿。水泥注漿使用水泥固定孔口注漿管并封孔?；瘜W(xué)注漿使用封孔器封孔并注漿。噴漿材料強(qiáng)度等級(jí)C25.425號(hào)普通硅酸鹽水泥。

3.4 加固方案設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖條件，二部膠帶機(jī)頭硐室巷道群重點(diǎn)進(jìn)行幫頂圍巖加固。結(jié)合臨近的成莊礦同煤層開(kāi)采巷道群圍巖變形情況，加固區(qū)域各巷道底板巖性較軟，受采掘動(dòng)壓影響后易發(fā)生底鼓，后期巷道受采動(dòng)影響發(fā)生顯著底板變形時(shí)，補(bǔ)充底板圍巖加固設(shè)計(jì)。

本次加固先組織水泥注漿，后進(jìn)行化學(xué)注漿，最后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力全長(zhǎng)注漿錨索支護(hù)。水泥注漿直接注入水泥-水玻璃雙液漿，進(jìn)行封堵巷道表面較大的裂縫；化學(xué)注漿是為了將巷道圍巖中更小的微裂隙填實(shí)，并增加巷道圍巖的粘結(jié)性能；預(yù)應(yīng)力注漿錨索施工施加邊界條件，使巷道圍巖具有更強(qiáng)的承載能力。加固順序:兩幫加固→頂板加固。施工工藝:幫、頂水泥汁漿→幫、頂化學(xué)注漿→幫、項(xiàng)預(yù)應(yīng)力注漿錨索支護(hù)。

4 加固效果

1）巷道圍巖強(qiáng)度提高：硐室巷道群通過(guò)注漿加固后，其強(qiáng)度大幅提高，圍巖變得堅(jiān)硬完整，給錨索提供了堅(jiān)實(shí)的著力基礎(chǔ)，使錨索對(duì)圍巖的錨固作用得到充分發(fā)揮。2）巷道變形量減?。鹤{加固后，硐室巷道群在受3215回風(fēng)順槽掘進(jìn)影響的情況下，經(jīng)過(guò)每月一次測(cè)試到目前止，累計(jì)變形量水平方向20 mm、垂直方向8 mm，可見(jiàn)，巷道變形明顯減小。3）頂、幫得到有效控制：硐室巷道群在加固前，巷道頂板一般冒落0.3～0.5 m，嚴(yán)重時(shí)冒落1.0～2.0 m，幫部煤體破碎，巷道成型極差，即使進(jìn)行了噴漿處理，巷道變形仍然不斷擴(kuò)大，難以維護(hù)。加固后，巷道頂幫未出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，變形甚微。

5 推廣應(yīng)用

巷道圍巖注漿加固技術(shù)，可使錨噴支護(hù)巷道一次支護(hù)成功，避免二次支護(hù)，支護(hù)費(fèi)用大幅降低，且勞動(dòng)強(qiáng)度低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、施工方便，不影響正常生產(chǎn)，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的。巷道圍巖注漿加固技術(shù)在硐室巷道群的成功應(yīng)用，給王坡煤礦提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目前已在廣泛應(yīng)用，集中輔運(yùn)巷、集中膠帶巷、部分車場(chǎng)等處變形地段得到有效控制，并且運(yùn)用到了部分沿空送巷的準(zhǔn)備巷道里。