深部巷道全斷面雙層注漿技術(shù)在陶二礦研究與應(yīng)用

王錦生

摘要：深部巷道全斷面雙層注漿主要是針對失修巷道底臌量大，幫側(cè)變形嚴(yán)重，提出的支護(hù)技術(shù)。

Abstract： The full-face double grouting in the deep tunnel is the supporting technology for the heave capacity of disrepair tunnel and bad side deformation.

關(guān)鍵詞：全斷面；雙層注漿；深、淺孔，高、低壓相結(jié)合

Key words： full-face；double grouting；combination of deep and hallow hole， high and low pressure

中圖分類號：TD263 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）12-0103-02

0 引言

-711北翼運(yùn)輸大巷為陶二礦第二水平開拓大巷，南部與東副井井底車場相連，北部正在掘進(jìn)中，將與北二采區(qū)軌道上山貫通，是北二采區(qū)的主要運(yùn)輸巷道和進(jìn)風(fēng)巷。

-711北翼運(yùn)輸大巷布置在1#煤層上約20m處的中砂巖中，但中砂巖層并不穩(wěn)定，巖層厚度及傾角變化較大，由于巷道性質(zhì)及中砂巖厚度變化使巷道有時(shí)不能完全布置在穩(wěn)定巖層中，巷道圍巖破碎，巷道表面有收斂現(xiàn)象，特別是巷道底板底臌十分嚴(yán)重，造成了前方掘進(jìn)，后路維修的現(xiàn)象，頂板下沉量在1000～1500mm之間，兩幫收縮1500～2000mm之間，底臌量在1500～2500mm之間。主要原因是巷道圍巖強(qiáng)度較低，在高應(yīng)力復(fù)雜地質(zhì)條件巷道變形劇烈，嚴(yán)重影響了巷道的正常使用，不能保證生產(chǎn)安全。

鑒于-711北翼運(yùn)輸大巷性質(zhì)，必須對巷道失修段進(jìn)行徹底治理，以保證巷道正常使用，滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)陶二礦以往對巷道失修治理經(jīng)驗(yàn)，組織了技術(shù)骨干針對這個(gè)難題多次進(jìn)行了研究和探討，最終確定對-711北翼運(yùn)輸大巷變形最嚴(yán)重的地段采用深、淺孔，高、低壓相結(jié)合全段面注漿注漿工藝，并取得了很好的效果。

1 深部巷道全斷面雙層注漿技術(shù)實(shí)施情況

1.1 巷道幫、頂部淺孔注漿孔布置

沿巷道斷面布置注漿孔，每循環(huán)布置9個(gè)孔，正中一個(gè)，兩側(cè)各4個(gè)，孔間距1.2m，排距離3.0m，孔深4.0m，孔徑采用孔徑？準(zhǔn)47mm鉆頭施工，注漿管長度為2.5m，由Φ42mm無縫鋼管1.0m和6'鋼管1.5m加工制作，在注漿管外纏上厚度適當(dāng)?shù)拿蘧€或麻線，封孔長度不小于300mm，以固結(jié)注漿管，具體參數(shù)布置詳見注漿孔布置圖1。

1.2 巷道幫部及頂部深孔注漿孔布置

沿巷道斷面布置注漿孔，每循環(huán)布置5個(gè)孔，正中一個(gè)，兩側(cè)各4個(gè)，孔間距2.4m，排距離3.0m，孔深8.0m，孔徑采用變徑結(jié)構(gòu)，外部2m采用大孔徑？準(zhǔn)47mm，向里至孔底變小孔徑？準(zhǔn)32mm，注漿管長度為3.5m，由Φ42mm無縫鋼管1.0m和6'鋼管2.5m加工制作，在注漿管外纏上厚度適當(dāng)?shù)拿蘧€或麻線，封孔長度不小于300mm，以固結(jié)注漿管，具體參數(shù)布置詳見注漿孔布置圖2。

1.3 巷道底板淺孔注漿孔布置

鉆孔施工器具選用底板專用鉆機(jī)，配用？準(zhǔn)80mm鉆頭，淺孔鉆探深度為4.0m，淺孔排距1.5m，具體布置如圖3所示。在鉆進(jìn)過程中如發(fā)現(xiàn)塌孔或不成孔，下1根4分注漿管，進(jìn)行預(yù)注漿，然后再打直至成孔。注漿管選用2.0m長的4分管，封孔方式選用編織袋配合水泥。

1.4 巷道底板深孔注漿孔布置

鉆孔施工器具選用底板專用鉆機(jī)，配用？準(zhǔn)80mm鉆頭，淺孔鉆探深度為8.0m，淺孔排距3.0m，具體布置如圖3所示。在鉆進(jìn)過程中如發(fā)現(xiàn)塌孔或不成孔，下1根4分注漿管，進(jìn)行預(yù)注漿，然后再打直至成孔。注漿管選用4.0m長的4分管，封孔方式選用編織袋配合水泥。

1.5 注漿材料的選擇

注漿采用單液進(jìn)行注漿，水泥使用425#普通硅酸鹽水泥，攪拌均勻后立即進(jìn)行注漿。

1.6 注漿壓力

①幫、頂部淺孔注漿壓力為3MPa；

②幫、頂部深孔注漿壓力為6MPa；

③底板淺孔注漿壓力為3MPa；

④底板深孔注漿壓力為6MPa。

技術(shù)路線：

對失修巷道底臌量大，幫側(cè)變形嚴(yán)重，提出采用“雙層注漿”支護(hù)的思想。

①巷道失修變形，使巷道圍巖產(chǎn)生裂隙，并釋放壓力，將礦山壓力轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)離巷道方向。

②通過巷道淺孔注漿先對巷道淺部圍巖進(jìn)行加固，保證巷道圍巖穩(wěn)定性，使巷道成為一個(gè)整體。

③通過巷道深孔注漿使巷道松動(dòng)圈范圍形成一個(gè)堅(jiān)固整體，用以抵抗深部礦山壓力，減小巷道圍巖所承受的壓力。

創(chuàng)新點(diǎn)：

全段面注漿采用深、淺孔，高、低壓相結(jié)合注漿工藝，即首先施工巷道幫部及底板淺孔，同時(shí)進(jìn)行淺孔低壓注漿，淺孔注漿作用即加強(qiáng)淺部圍巖強(qiáng)度，同時(shí)為深部注漿創(chuàng)造封閉條件，淺孔注漿完成后，進(jìn)行巷道幫、頂部及底板深孔注漿孔施工，同時(shí)進(jìn)行深部注漿。

2 適用范圍

此項(xiàng)技術(shù)適用范圍在高應(yīng)力地區(qū)松軟巖層巷道、極軟破碎圍巖巷道、高應(yīng)力影響而變形的軟巖巷道及頂部有淋水復(fù)雜地質(zhì)條件下服務(wù)年限較長的巖巷中適用。

3 國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢

經(jīng)過近幾年發(fā)展，國內(nèi)外礦井的開采深度增加，隨著地應(yīng)力越來越大，巷道的圍巖偏軟，地質(zhì)條件復(fù)雜，按照現(xiàn)階段巷道的支護(hù)方式很難控制地應(yīng)力高、頂板破碎的巷道，研究分次注漿加固巷道圍巖，提高支護(hù)強(qiáng)度將是未來發(fā)展的重點(diǎn)之中。

4 經(jīng)濟(jì)效益、社會效益

-711北翼運(yùn)輸大巷注漿于2015年6月15日開始施工，到2015年8月23日，歷時(shí)70天。加固巷道150m，巷道頂幫打注漿孔700個(gè)，底板打注漿孔300個(gè)，共壓注水泥500噸。

經(jīng)濟(jì)效益按照下式計(jì)算：

采用本設(shè)計(jì)按每兩年維修一次計(jì)算：每噸水泥按照280元/噸，那么注漿的水泥所需費(fèi)用：500×280=14萬元；注漿人工費(fèi)用為12.6萬元；共計(jì)26.6萬元。

采取一般措施維修計(jì)算，巷道每年需維修一次：巷道維修按6000元/m計(jì)算，共需6000×150=90萬元，每年可節(jié)約成本費(fèi)用：（180-26.6）÷2=76.7萬元。

所創(chuàng)造的社會效益可體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①避免了巷道反復(fù)維修帶來大量人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。

②解決了巷道在軟巖及高地應(yīng)力條件下變形問題，進(jìn)一步發(fā)展和完善了巷道注漿加固技術(shù)。

5 實(shí)踐檢驗(yàn)效果

陶二礦在2015年6月15日在-711北翼運(yùn)輸大巷進(jìn)行了全斷面雙層注漿加固技術(shù)實(shí)驗(yàn)，注漿后，先后建立了10組觀測頂?shù)装搴蛢蓭鸵平康挠^測站，每組間距15m，每隔6天觀測一次，根據(jù)長期觀測的結(jié)果得出，巷道變形主要在注漿后的前10天以內(nèi)，以后每天變形量逐漸緩和且變形明顯減小。采用本支護(hù)后在第一個(gè)月內(nèi)巷道變形量控制在100mm以內(nèi)，一個(gè)月后巷道頂?shù)装寮皟蓭偷囊平炕痉€(wěn)定，保證了巷道可在長期內(nèi)安全正常使用，本設(shè)計(jì)適合在此條件下使用。

6 根據(jù)現(xiàn)有情況評價(jià)總體水平

根據(jù)現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)來看，該技術(shù)在陶二礦對深部失修巷道加固中取得了很好效果，能夠比其他加固技術(shù)更有效抑制巷道變形，大大減少巷道維修，在技術(shù)上達(dá)到了較先進(jìn)水平。

7 推廣應(yīng)用前景

陶二礦目前已進(jìn)入-711水平，將來會有很多條服務(wù)年限較長的巖巷布置在高地應(yīng)力軟巖地區(qū)和地質(zhì)條件復(fù)雜的復(fù)合型巖層中，根據(jù)現(xiàn)在-711北翼運(yùn)輸大巷掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，僅靠傳統(tǒng)的支護(hù)工藝已經(jīng)不能維護(hù)巷道的成形，屆時(shí)，全斷面雙層注漿加固技術(shù)將發(fā)揮很大的積極作用，可以減少巷道反復(fù)維修節(jié)省資金，提高生產(chǎn)效率，很好地解決了煤礦深部開采帶來的大量巷道及硐室等維護(hù)工程，其應(yīng)用前景十分廣泛。

8 存在問題及改進(jìn)意見

①頂幫注漿時(shí)，有從臨近注漿孔跑漿液并堵孔現(xiàn)象。施工注漿孔時(shí)，采用隔排施工，使注漿孔與沒有注漿的孔間距加大。

②底板鉆孔有時(shí)出現(xiàn)塌孔問題，影響深部注漿效果。培養(yǎng)工人掌握和提高在穿過易碎巖層時(shí)技術(shù)控制，并保證鉆孔打成后及時(shí)安裝。

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