壁后注浆技术在高埋深矿井巷道修复中应用与实践

董亮　李明磊

摘要：鹤煤公司八矿为井下开采煤矿，由于巷道埋藏较深，围岩破碎。巷道在施工过后变形严重，严重影响正常安全生产。计划通过较合理的扩修技术方案，从而来减小巷道扩修后变形量，节约相关费用，提高安全生产系数。实践证明，壁后注浆技术在高埋深矿井巷道维修中可减小巷道扩修后变形量，克服了巷道扩修后变形严重的问题，提高安全生产系数。

关键词：壁后注浆 高埋深矿井 巷道维修实践

鹤煤八矿3003岩中巷顶板标高-520.1m，将主要用于八矿南翼地区运输、行人的永久性巷道，设计服务年限30年。由于巷道埋藏较深，围岩破碎且受F58H=40<73°断层影响有80m严重变形。现需通过较合理的扩修技术方案，对该巷道进行扩修，且扩修后能够有效支护，节约相关费用，提高安全生产系数。

1 工作面概况

3003岩中巷顶板标高-520.1m，主要用于南翼地区运输、行人的永久性巷道，设计服务年限30年。该巷道在页岩、砂岩中掘进，颜色呈灰色及褐色，以石英石为主，含暗褐色矿物，裂隙充填大量鲜石脉，少许有深灰色泥岩条带，分选性差，钙泥质胶结，现断面8m2，计划采用3.6m（宽）×3.2m（高）U29型棚进行扩修，扩修后断面达到12.8m2，全断面喷浆后进行壁后注浆作业。改善岩石的完整性，提高围岩强度，减少巷道变形返修。

2 施工方案

2.1 扩修架U29型棚设计。3003中巷扩修支护规格：采用3.6m（宽）×3.2m（高）U29型棚支护，净高3.2m，下净宽3.6m，棚距0.7m，铁拉杆3根/棚{规格为560mm×80mm×10mm（长×宽×厚）}，背板28块/棚（采用Φ140-160mm硬杂木或红松料一分为二，长度800mm，背板净间距0.3-0.4m，均匀布置），巷道全断面铺设塑带网{规格为3m×1.2m（长×宽），网目为45mm×35mm}，用尼龙绳逐扣相联并打成死结系牢。在巷道内每间隔6m安设一根横撑梁，横撑梁安设在距巷顶0.6m处。

2.2 喷浆施工注意事项：

2.2.1 材料：水泥：32.5#普通硅酸盐水泥；砂子：中细砂；石子：粒径5-10mm；速凝剂型号HSS-3。

2.2.2 混凝土配合比=1：2：3（若采用石粉代替粗砂和米石，水泥：石粉=1：3），速凝剂掺入量为水泥重量的3-5%。

2.2.3 喷射工艺：①喷射混凝土时喷射的各工种、各工序正确配合，并由喷射手在喷射前再检查一次供风、水、电情况，易磨损部件的磨损情况，严重时及时更换。②喷射手一手托喷头、一手调节水阀、联系送料，开喷时应先将所有受喷面喷一薄层混凝土，在此薄层上以螺旋状一圈压半圈沿横向作缓慢的划圈运动，划出的圆圈的直径以100～150mm为宜。③喷嘴与受喷面垂直，最小不得小于70°，喷嘴距工作面距离：拱部0.8-1.2m，边帮0.5-1m。喷射顺序是先墙后拱、自下而上，先喷成半边巷道，再调转喷头喷另半边巷道，最后合拢收顶。④对巷道凹凸处，严重凹处应采取间隔时间分次分层喷射，或沿着周边分成几圈喷射而向中间合拢的办法，以保证整个巷道的成型。⑤喷射过程中若发现堵管现象应及时查明原因进行处理。

2.3 注浆施工注意事项。①巷道注浆加固方案。由于要加固的巷道围岩本身强度较低，巷道围岩中形成的松动圈（塑性区）相对较大，要求加固的范围较大，使形成的支护结构具有较高的承载能力，采用浅孔和低压对喷层壁后极破碎的围岩进行注浆加固。因对浅部围岩实施注浆加固的过程中，要避免已形成的喷网层的变形与破坏，所以要严格控制浅孔注浆压力。且因围岩裂隙极其发育，因此浅孔充填注浆材料以水泥单液浆为主。②注浆孔布置。低压浅孔注浆注浆孔布置方式为两帮间排距1.4×1.2m，底角钻孔向下倾斜30°，其他钻孔与巷道表面垂直，注浆孔采用风钻打眼，孔径φ45mm，孔深2m。注浆管采用无缝钢管。③注浆材料。采用高性能单液水泥浆液。单液水泥浆液的水灰比控制在0.5～0.8，掺入水泥重量0.5～1%的外加剂，浆液结石率不低于96%，强度不低于20MPa。④注浆工艺采用气动双液注浆泵进行注浆。将注浆管插入注浆孔，首先封孔，棉纱要用铁丝绑紧，快硬水泥捣实，压力较高时（大于5MPa）封孔长度要大于50cm。然后进行浅孔注浆，浅孔注浆注浆压力控制在2.0～3.0MPa以内，保证喷层不发生开裂；注浆扩散半径控制在2.0m左右，每米巷道注浆量控制为2.0t水泥。注浆时间要滞后初期支护一定时间，应允许围岩产生一定的变形，高应力得到释放后再实施注浆加固，具体根据围岩变形监测结果确定。

3 社会效益和经济效益

3.1 施工方法简单，用人少，省去了大量的繁重劳动。

3.2 加强顶板维护，采用不松动顶板的巷修措施，有效避免了顶板冒落及因架棚顶板接顶不实造成的顶板松动而扩大裂隙带范围的产生，减少了挑顶、扩帮工程量，加快了施工进度，降低了工程费用。

3.3 节约了支护材料，降低了U型钢棚消耗，减少了火工品费用，节约材料资金。

4 项目总结

壁后注浆联合支护加固技术经过在3003岩中巷扩修现场实际应用，改变了原有的架棚、砌券、锚喷等单一的巷道维修支护模式，最大限度地发挥了原支护效能，减少二次围岩松动，提高了巷道的支护强度，解决了在围岩破碎空顶条件下顶板冒落及因架棚顶板接顶不实造成的顶板松动而扩大裂隙带范围的产生，减少扩帮工程量，加快了施工进度，降低巷道返修率。

参考文献：

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[2]杜军，黄宏伟，谢雄耀.隧道壁后注浆体的探地雷达探测模拟试验研究[J].地下空间与工程学报，2005（06）.

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