巷道围岩注浆加固技术在王坡煤矿的应用

徐胜利

（山西天地王坡煤业有限公司，山西 晋城 048000）

1 工程概述

王坡煤矿改扩建时，要将生产能力扩至3 000 kt/a，运输系统也需延长。王坡煤矿在集中胶带巷9号联络巷处安装二部胶带机头，要对原有巷道扩巷，并增加一条联络巷道放置其它设备，也对原有巷道扩刷，由于施工位置巷道布置密集，附近还有3215运输顺槽的施工，因此，二部胶带机头硐室在施工完成一段时间后巷道变形较严重，主要表现为喷层脱落。由于硐室服务年限长，要对此段巷道进行注浆加固。

2 二部胶带机头硐室巷道布置及支护情况

见图1，机头硐室巷道沿煤层顶板掘进，巷道断面形状均为矩形，二部机头硐室4个断面的断面尺寸分别为：1-1断面 4 300×3 650 mm，2-2断面 6 500×5 050 mm，3-3断面5800×5050 mm， 4-4断面5250×5050 mm，均用锚网索支护。

3 加固方案状况

3.1 加固方案

为准确了解巷道围岩的破坏情况，在二部胶带机头硐室变形严重处，布置了2组窥视钻孔，窥视围岩结构。窥视结果表明：虽然二部胶带机头硐室现为强力支护，但大部分巷道均为扩刷后进行强力支护，巷道在前期己经发生了变形，并在扩刷过程中重新受到扰动，造成裂隙的加大；并且此处巷道密集，相邻巷道的掘进或扩刷对相关巷道的影响也较严重，所以巷道仍未稳定。为确保胶带机头硐室巷道群的安全使用，在硐室正式使用前对巷道围岩进行注浆加固是很必要的。根据围岩破坏变形情况，加固工程应在恢复围岩内部结构完整性基础上，加强对巷道围岩的主动支护。参考原有支护强度、结合大量工程实践，在确保工程质量并尽量减小工程量的前提下，确定采用高压注浆配合强力锚索支护的综合加固方案。

图1 二部机头硐室巷道平面布置图

高压注浆的目的是充填遭到破坏的硐室围岩内部裂隙，将破碎围岩进行重新组合，提高承载能力，同时恢复或构成完整的岩体结构，形成连续的结构体，有利于锚杆锚索加固力的传递，大幅度提高加固质量和效果。因此，注浆加固是整个加固的基础，也是保证加固质量的基本条件。高压注浆后，破碎围岩基本上恢复连续状态，但承载能力仍较弱，注浆施工后仍须加强围岩的支护。

强力锚索加固的目的是在破碎围岩恢复连续性后，对其施加强力的边界条件，使注浆后的围岩具有较强的承载能力，阻止围岩再次破坏，确保加固后的巷道围岩稳定。

3.2 加固范围

目前结合二部胶带机头硐室巷道群的围岩变形情况，初步确定二部胶带机头硐室巷道群水泥加固及注浆锚索加固范围。见图2，加固巷道总长度约245m，包括：集中胶带巷69.1m，9号联络巷45m，2号驱动硐室巷道45.9m，9号联络巷与2号驱动硐室之间的联络巷16 m，集中轨道巷69.1m。为保证集中胶带巷在服务年限内的稳定和安全使用，窥视结果显示在0～4 m范围内微裂隙发育，有必要通过化学注浆来保护巷道围岩的完整性，增强围岩体的承载能力。化学注浆加固范围共计加固巷道132m。

图2 二部机头硐室巷道群水泥注浆、注浆锚索加固范围

3.3 加固材料

根据注浆材料特点，结合现场围岩条件，本工程固确定采用水泥基无机注浆材料为主，重点部位配合高分子化学浆。正常注浆使用525号普通硅酸盐水泥，配合XPM添加剂制备素水泥浆；大范围漏浆进行注浆堵漏时，压注水泥-水玻璃双液浆。水泥注浆使用水泥固定孔口注浆管并封孔。化学注浆使用封孔器封孔并注浆。喷浆材料强度等级C25.425号普通硅酸盐水泥。

3.4 加固方案设计

根据现场围岩条件，二部胶带机头硐室巷道群重点进行帮顶围岩加固。结合临近的成庄矿同煤层开采巷道群围岩变形情况，加固区域各巷道底板岩性较软，受采掘动压影响后易发生底鼓，后期巷道受采动影响发生显著底板变形时，补充底板围岩加固设计。

本次加固先组织水泥注浆，后进行化学注浆，最后进行预应力全长注浆锚索支护。水泥注浆直接注入水泥-水玻璃双液浆，进行封堵巷道表面较大的裂缝；化学注浆是为了将巷道围岩中更小的微裂隙填实，并增加巷道围岩的粘结性能；预应力注浆锚索施工施加边界条件，使巷道围岩具有更强的承载能力。加固顺序:两帮加固→顶板加固。施工工艺:帮、顶水泥汁浆→帮、顶化学注浆→帮、项预应力注浆锚索支护。

4 加固效果

1）巷道围岩强度提高：硐室巷道群通过注浆加固后，其强度大幅提高，围岩变得坚硬完整，给锚索提供了坚实的着力基础，使锚索对围岩的锚固作用得到充分发挥。2）巷道变形量减小：注浆加固后，硐室巷道群在受3215回风顺槽掘进影响的情况下，经过每月一次测试到目前止，累计变形量水平方向20 mm、垂直方向8 mm，可见，巷道变形明显减小。3）顶、帮得到有效控制：硐室巷道群在加固前，巷道顶板一般冒落0.3～0.5 m，严重时冒落1.0～2.0 m，帮部煤体破碎，巷道成型极差，即使进行了喷浆处理，巷道变形仍然不断扩大，难以维护。加固后，巷道顶帮未出现开裂现象，变形甚微。

5 推广应用

巷道围岩注浆加固技术，可使锚喷支护巷道一次支护成功，避免二次支护，支护费用大幅降低，且劳动强度低，系统简单、施工方便，不影响正常生产，技术上是可行的，经济上是合理的。巷道围岩注浆加固技术在硐室巷道群的成功应用，给王坡煤矿提供了实践经验，目前已在广泛应用，集中辅运巷、集中胶带巷、部分车场等处变形地段得到有效控制，并且运用到了部分沿空送巷的准备巷道里。