綜采面回采巷道注漿加固應用分析

（陽泉煤業(yè)集團和順新大地煤業(yè)有限公司 山西 032700）

引言

通過對工作面回采的因素及頂板管理情況分析，對巷道變形破壞特征進行分析，提出采面支護措施，再進行巷道注漿加固技術，對注漿參數(shù)、工藝、配方等進行研究實踐，經(jīng)圍巖力學性能測試，該研究能快速增強穩(wěn)定性，使在空頂期間而不失穩(wěn)冒落，以滿足綜采面快速推進的要求。

1.工程概況

以某一礦井工作面為例，其長度為以前333m，傾斜長度為152m，施工的礦層是11#煤，厚度均數(shù)是4.99m，采高度為3.3m，傾斜角度為1°-11°。工作面掘進450m之后達到9#煤，此煤層為小窯破壞區(qū)。施工方式為越界，能夠直達11#煤工作面，并且走向和工作面傾斜的長度為420m，和工作面平行的長度為180m。工作面和巷道接觸后，巷道冒落位置的矸石快速發(fā)生冒落，導致安全問題出現(xiàn)。工作面穿過巷道，以往采用的支護方式為工作面超前木棚加強支護、帶壓擦頂移架、二次拉架以及單體支柱輔助調整推移支架等，此類支護措施可以發(fā)揮支護作用，不過其施工期間出現(xiàn)安全事故的概率較高，且需要耗費中座的資源。但是應用馬麗散注漿加固工藝，在空巷冒落位置第一時間進行灌注，可以產(chǎn)生人造頂板，良好的預防冒頂事故的出現(xiàn)。

2.影響工作面回采的因素及頂板管理情況

這一工作面中沒有斷層構造，全部為單斜結構，工作面走向為自南向北逐漸降低，未存在陷落柱與沖刷帶問題。與工作面相對的地表構造為平地，不會出現(xiàn)水體堆積現(xiàn)象，因此不會擔心出現(xiàn)水質災害，預估其涌水量最多是0.12m3/min，一般情況下涌水量在0.08m3/min左右。工作面不會受到?jīng)_擊地壓的作用，同時在整體的施工期間也沒有發(fā)生沖擊地壓事故。輸送巷道應用錨桿鋼帶與錨索結合的支護措施，按照之前測算的支護密度與工作面的實際狀況，選取的支護措施是一梁一柱雙排超前支護，支護間距最低為30m，兩排之間的間距是2.4m，相鄰支柱的間距是1m。

3.巷道變形破壞特征

因為施工礦層上部存在厚度與硬度均較高的頂板，若是工作面頂板或者上方關鍵層出現(xiàn)損害，則可能造成施工區(qū)域周邊發(fā)生較高的變形。工作面中挖掘的煤礦具有較高的硬度與脆性，若是周邊巖層出現(xiàn)變動可能因為碎裂而產(chǎn)生縫隙，造成巷道周邊巖層之前采取的支護構造發(fā)生損害，嚴重影響支護效果。尤其是煤層頂板上方有大量的水體，則在輔運巷聯(lián)巷沖刷位置，可能發(fā)生水害。持續(xù)的增加作用水量則表明頂板縫隙受水體的影響逐漸增加，周邊巖層的縫隙也逐漸增大，進而造成之前采取的支護效用逐漸降低。當輔運巷道施工位置到達首次見方位置則開始承受作用力。

4.綜采面回采巷道注漿加固應用分析

(1)采面支護措施

工作面在施工期間因為斷層的效用，煤礦碎裂范疇逐漸增多，可能造成煤壁片幫現(xiàn)象，發(fā)生頂板冒落情況。①工作面施工造成的超前支撐壓力，前部的煤礦發(fā)生移動。所以，頂板損壞位置液壓支架需要在承受作用的情況下移動，在特定情況下需要采用超前拉架，第一時間應用護幫板，防止出現(xiàn)煤壁片幫或者頂板冒落問題。②在回采工作面回采巷道位置采用超前支護，支柱需要保證承載作用力不低于90kN。施工工作者需要每兩小時針對支護位置頂板和煤壁的狀況展開檢驗，若是查看到頂板與煤壁出現(xiàn)異常需要第一時間向相關人員報備。

(2)巷道注漿加固方案

此次灌漿操作在選取灌漿材質期間融合了項目施工投入和施工效果要求，因此選取了高水速凝材質，實際灌漿期間應用的加固指數(shù)大概為：

①灌漿施工系統(tǒng)與設備。動力設備應用多功能風動注漿泵，風壓需控制在4-7MPa，而雙液灌漿設備的壓力為5MPa。馬麗散樹脂與馬麗散催化物質通過兩個進液口進入。且在管道中裝設壓力計用以管控實際的進入量，待兩種物質完全融合之后，在借助灌漿管道與灌漿桿將其輸送到孔洞之中，灌漿工作結束之后需在孔洞口裝設封口裝置。

②灌漿孔洞布局。在工作面輸送巷道頂板位置應用淺層灌漿與灌漿錨索融合的灌漿方法，煤柱位置應用灌漿錨索展開加固，巷道頂板位置需要布設的為兩個淺層灌漿孔洞，三個灌漿錨索孔洞，且淺層灌漿孔洞的間距大約為1500mm，深度為2.5m，半徑為21mm，灌漿錨索孔洞的間距為1250mm，排距為1600mm，深度為8000mm，半徑是16mm，煤柱幫位置設計兩個灌漿錨索，間距為1100mm，排距為1600mm，孔洞深度為5000mm，半徑為16mm，頂板和煤柱幫規(guī)劃的灌漿錨索的預緊力均是28MPa。

③灌漿液水灰配比。此次應用的高水速凝材料的重點構造類型為甲料加甲料或者乙料加乙料，其中甲料加甲料的關鍵組成物質是硫鋁酸鹽水泥熟料與懸浮劑和緩凝劑；而乙料加乙料的關鍵組成物質是石膏、石灰、懸浮劑與速凝物質。應用各種水灰配比進行實驗，最終發(fā)現(xiàn)若是水灰配比為1.5:1，此時灌漿液凝結的性能與經(jīng)濟性較高，所以實際施工期間采用的水灰比為1.5:1。

④灌漿壓力。灌漿壓力通常受到灌漿材質的性能、滲透范疇以及周邊巖層的滲透能力影響，灌漿過程中通過高壓能夠將漿液輸送到縫隙之中，不過若是壓力高出正常范圍太多則可能損壞周邊巖層；若是周邊巖層縫隙較大，則灌漿壓力不能超過1MPa，若是周邊巖層縫隙不大則灌漿壓力需要控制在1-2MPa。依據(jù)有關工作面輸送巷的具體狀況判定淺層灌漿孔洞的灌漿壓力小于2MPa，灌漿錨索的壓力需要小于5MPa。

⑤灌漿數(shù)量。因為周邊巖層縫隙的原因，造成周邊巖層曠動勻實度較低且?guī)r性各不相同，所以其吸收漿液的能力也存在差異，為了能夠對周邊巖層起到穩(wěn)固效果，同時節(jié)約灌漿液與時間，所以通常將周邊巖層滲漿當作終止施工的信號，用其計算灌漿用量。

⑥灌漿用時。若想避免偽頂灌漿期間出現(xiàn)問題，灌漿過程中需要良好的管控施工壓力與灌漿液用量，此外還需要管控灌漿用時，通常情況下灌漿時間需要控制在15min-20min之間。

(3)效果監(jiān)測

針對周邊巖層的力學性能展開測驗。①取芯率：偽頂開展灌漿加固操作前期，巖芯縫隙比較顯著，縫隙的紋路鮮明，通常會在巖芯橫斷面位置裂開，因此取芯率偏低，大約為28%。灌漿加固工作完結后，巖芯縫隙中充斥著漿液，依據(jù)巖芯橫切面能夠進行分辨，而巖芯橫切面中大多數(shù)的縫隙中含有漿液，待灌漿結束后取芯率能夠達到48%。②力學性質：灌漿加固操作結束后，偽頂周邊巖層各個深度的物理力學性能均有所提升。其中單軸抗壓強度提升4MPa，大約提升了43%；抗拉強度由1.8MPa增長到2.38MPa，提升了30%；周邊巖層粘聚力增長了7.66MPa，提升了約270%；內摩擦角增長了9°，提升了29%，靜彈性模量提升了45%。依照有關文件可見，灌漿加固前期巖層相對松軟無法良好的開展支護，待加固工序完成后巖層硬度提升，能夠進行支護。巷道灌漿之后單軸抗壓強度顯著提升，巖層分類級別也隨之提升。通過實驗可見，灌漿加固完結后偽頂能夠符合施工要求。

5.注漿效果

煤體強度增加?；夭晒ぷ髅嬷忻后w硬度偏低，煤層相對松散，針對斷層能夠干擾的范疇展開灌漿加固，使得漿液能夠良好的充斥到煤層的縫隙中，進而提升煤壁的性能。針對煤層進行加固后，工作面回采經(jīng)過斷層時沒有出現(xiàn)煤壁片幫問題。

6.結束語

綜上所述，在一些破碎回采巷道之中，或者是巷道的應力相對高，若是只應用一些較為傳統(tǒng)的支護手段，很難滿足復雜地質環(huán)境下巷道支護的要求，而且巷道維護工作也變得越來越困難。借助于注漿工藝以進一步的對巷道圍巖結構加以加固處理，從而確保圍巖結構的承載性能得以提升，可以顯著的改善巷道圍巖結構破碎狀況，這是非常有效的圍巖加固方法，其能夠確保圍巖的破碎狀態(tài)得以有效改善，同時對于巷道維護更為有利。