软岩支护在兴山煤矿三水平深部区岩掘巷道的应用

2014-12-25赵平均

城市建设理论研究 2014年37期

赵平均

关键词：开拓软岩巷道；注浆泵；注浆锚杆；注浆材料

中图分类号：X752文献标识码： A

一、矿井工程简要概况；

龙煤鹤岗分公司兴山煤矿三水平是兴山煤矿现阶段的主要生产水平，三水平东扩区和三水平深部区的延深工程是保障兴山矿生产接续的健所在。兴山矿矿界内地质构造比较复杂，经多年开采实践证实兴山煤矿属鹤岗矿区地质条件最复杂的煤矿，中小断层纵横交错，给井田开发、生产接续带来很大困难，特别是进入深层开采，又受地应力的影响开拓软岩巷道在使用原有的支护方式已不能满足生产的需要。兴山煤矿在施工三水平南二石门东部区探煤巷时施工50米变方位施工回风道，施工时过F47断层，受断层影响围岩非常破碎，当时采用架棚支护，巷道施工完后出现两帮来压和底鼓的现象，然后采取注浆措施，但60天后两帮仍然来压。根据这种现象在施工。三水平南二石门东部区主运大巷时，根据掘进回风巷过程中遇F47号断层，该断层从已掘巷道中得知较厚,由于断层带围岩极松软、压力大，施工期间易抽顶、片帮。该段巷道采用锚、网、索、梯子钢、喷碹支护。总工程量400m，坡度＋5‰，128队在施工该因该巷段处于动压不稳定区，无法满足该段支护技术要求，造成该段巷道掘送后压力显现，券皮脱落，压力不均衡。为保证该段巷道服务年限，使巷道增加抗压抗变形能力，满足技术要求支护强度。根据地质条件及技术要求，为使围岩和支护成为一稳定整体，决定对三水平南二石门东部区主运大巷场子推进50米后对断层带段（软岩巷道）进行打眼注浆。场子推进250米施工完的巷道路没有两帮来压和底鼓现象，注浆工艺为今后的软岩巷道施工中防止帮底外鼓积累了经验，拓宽了思路。

二、技术参数：

（一）、注浆设备和材料：

1、注浆设备：注浆泵选用BFZ-10/2.4型矿用注浆封孔泵,YT-29型气动凿岩机，BK56型矿用气扳机，注浆管采用￠16mm的高压胶管。注浆设备及材料、参数必须满足安全技术质量要求。

2、注浆材料：注浆施工中所需材料主要有水泥、水玻璃、注浆锚杆等。

1）、水泥：采用425#普通硅酸盐水泥，出厂日期超过三个月禁用;

2）、水玻璃：采用38玻镁度水玻璃，模数n=3.2，比重为：1.35kg/升。

3）、注浆锚杆：为1寸无缝钢管，它分为螺纹段（车1寸丝扣，长50mm）、注浆段（长2500mm、3500mm二种），在注浆段上钻有交叉分布的￠10mm注浆孔。

（二）、注浆参数：

注浆参数主要包括：浆液配比、注浆孔深度、注浆压力、浆液扩散距离、注浆孔间排距、角度。注浆参数选择合理与否，对煤层加固的质量、巷道的稳定、工程成本等影响较大。选择注浆参数主要依据工程地质情况和现场实际条件，对于深部注浆，可以按常规的方法确定注浆参数，对于浅部注浆，须根据现场实际确定注浆参数。

1、浆液配比：

1）、注浆采用单液浆，水泥和水体积比为1∶1～1∶0.4

2）、注浆锚杆封口注浆采用双液浆：双液浆中水泥浆的水泥和水体积比为1∶1，水玻璃与水泥浆的体积比为：0.75∶1

2、注浆孔深度:

1）、深部注浆孔孔深为3.5m，深部注浆时，原则上应能使外侧的松动圈得到水泥浆的充分灌注固结，即注浆加固硬度增大。

2)、浅部注浆孔孔深为2.5m，注浆的目的是保证巷道支护质量不出现空帮空顶，使围岩和架棚成为一体，整体稳定，同时保证巷道架棚受压压力均衡。

3、注浆压力：深部注浆初压为0.5~0.6MPa，终压为1~1.2MPa；浅部注浆为防止漏浆，压力只需保证浆液在空帮空顶正常流动，注浆初压为0.2MPa，终压为0.5MPa。

4、浆液扩散距离：浆液扩散距离可根据注浆施工现场漏浆情况推断。并根据现场观测情况优化注浆孔深和间排距。

5、注浆孔间排距：为方便注浆施工，深部注浆孔间排距取为：1000mm×2000mm，注浆孔每排11根布置，浅部注浆孔间排距取也为：1000mm×2000mm，注浆孔每排11根布置，它们之间交替部置（也就是说第一排为长注浆锚杆，第二排为为短注浆锚杆），间排距主要由浆液扩散距离确定，略小于浆液扩散距离，深部注浆孔和浅部注浆孔径向平行布置。漏浆是最难处理的问题，注浆孔的间排距不宜太大，施工可根据实际情况调整参数。

6、注浆孔角度：从见顶板煤开始注浆一直注到能达到锚网喷支护为止，注浆锚杆与巷道的夹角为750～900

三、打注浆锚杆、安全技术质量要求

注浆参数主要包括：注浆孔深度、注浆压力、浆液扩散半径、注浆孔间排距、浆液注入量。

（1）、深部注浆孔深度为3500mm;浅部注浆孔深度为2500mm

（2）、注浆压力深部为0.6MPa;注浆压力浅部为0.2MPa；

（3）、浆液扩散半径为1200mm；

（4）、注浆孔间排距为：1000×2000mm;

（5）、浆液注入量

用下列公式进行计算每个孔的注入量：

1、深孔注入量Q=λπRHηβ/ m

其中：λ－浆液损失系数:1.2~1.5;

π－园周率；

R－浆液扩散半径:取1.2m;

H－注浆孔长:取3.5m;

η－煤的裂隙率:取5%;

β－浆液在裂隙内的有效充填系数:0.8~0.9;

m－结石率:0.9;

则Q =λπRHηβ/ m

=1.4×3.14×1.2×1.2×3.5×5%×0.9/0.9=1.11m 3/孔;

2、浅孔注入量Q=λπRHηβ/ m

其中：λ－浆液损失系数:1.2~1.5;

π－园周率；

R－浆液扩散半径:取1.2m;

H－注浆孔长:取2.5m;

η－煤的裂隙率:取5%;

β－浆液在裂隙内的有效充填系数:0.8~0.9;

m－结石率:0.9;

则Q =λπR2Hηβ/ m

=1.4×3.14×1.2×1.2×2.5×5%×0.9/0.9=0.79 m 3/孔

四、打眼注浆施工工艺及过程

1、施工时，首先利用风动凿岩机进行打眼，与顶板夹角750～900，钎子头为径42mm，然后根据孔深将适应的注浆锚杆直接插入孔内开始注浆，如围岩松软,打眼后塌孔, 注浆锚杆无法插入孔内,可利用风扳机将注浆锚杆带入。

2、封孔：采用注双液浆封孔。材料体积比为1：1：2（水泥：水：水玻璃），封孔步骤为：用粗铁丝掏出注浆锚杆内的岩渣，插入短注浆枪，长度350mm，并固定好位置注入双液浆封孔。

3、注浆：注浆采用单液浆，水泥和水体积比为1∶1～1∶0.4；

4、堵漏：如巷道漏浆严重，注浆方式采用双液浆注浆，初段注浆时，甲液（水泥浆）体积配比和乙液（玻璃水）体积配比为1：0.5以后逐次由低变高达到最高浓度配比为1：1。

五、施工要点与检查

1、各注浆孔的注浆顺序采用自下向两腮、顶的方法。浅部注浆时可根据漏浆情况调整水玻璃溶液的配比，当漏浆严重时，适当提高水玻璃的含量。

2、注浆加固的质量检查可以通过注水实验或钻孔取煤来进行。一般条件下，前一种方法比较简单易行。注水检查法，是根据现场注浆记录，选定注浆薄弱部位，在已注浆的孔附近打检查孔注水，注不进水的检查孔附近视为满足了注浆的质量要求。注浆质量的优劣，根据各孔注水量多少来判断，浅部注浆的质量还可根据打深部注浆孔的情况推断，如果打深孔时依然出现卡千现象，说明浅部注浆效果不好。

六、注浆施工安全技术措施

1、打眼操作人员作业前，必须敲帮问顶找掉危岩，确定安全后方准作业；注浆操作人员作业前，要佩戴眼镜、胶皮手套，注浆设备与连接装置要经过测试，才能开始注浆。浆液配制要设专人计量，必需符合规定并按顺序加料，把伴好的浆液放进储贮浆桶待用，放浆口需设过滤网。

2、钻完孔后要及时向孔内插入注浆锚杆，注浆锚杆安装后保证畅通。

3、注浆时泵工要注意观察压力表的变化情况，按照设计规定准确掌握，并随时听取监护人员指示开停泵。要设专人观察巷道内部有无异常情况，发现问题及时通知作业人员。

4、注浆过程中如跑浆，要及时用封堵材料封堵，大面积跑浆时，可停一段时间再注。

5、注浆达到规定压力，再持续1－2分钟，压力表无变化或压力继续增长，即可停止注浆。一个孔未注完不得停止注浆，要保证浆液的连续性。

6、作业人员在施工前要先敲帮问顶检查工作地点支护情况，发现问题必需处理好后再施工。

7、注浆人员注浆时，身体要避开孔口管正面，开启放浆阀时，要在侧面操作，防止喷浆伤人；梯子顶端作业，打注顶板眼时要系好安全带。

8、注浆期间要确保压力表完好，严禁无压力表控制注浆。

9、注浆人员必须加强对注浆设备材料的爱护，加强保养和维修工作。

10、每孔按注浆量控制结束标准：深孔0.95 m 3/孔，浅孔0.63 m 3/孔。

11、做好钻、注的记录填写工作。