采用注浆加固封堵支护顶底板的研究

侯钦付等

摘 要：文章根据高煤公司井下多个类型巷道的矿压显现特征，根据巷道矿压显现特征、地质情况，分析注浆技术的机理，以及使用的设备、选择的材料及配比，不同巷道特征的注浆实测效果的记录，分析应用注浆支护技术中注浆压力、水灰比与加固效果三者的关系，总结出注浆技术在巷道维护的特殊作用。

关键词：注浆技术；巷道维护；研究

1 巷道注浆前概况

高煤公司井下多个开拓巷道、准备巷道受多个采面的采动影响，出现了顶板开裂及淋水。其中西五缆车下山、西十一缆车下山这两段出现顶板开裂及淋水，西五三部车场出现顶板开裂，西五强力皮带运输下山出现底板起鼓等矿山压力显现特征比较突出。

针对顶板及帮部开裂矿压显现特征公司都是通过打锚杆挂网维护顶板及帮部，采取这样的措施确实能够在一定时间内达到维护顶板及帮部的目的，但是问题有四：一是个别地段由于顶板开裂较深，锚杆机钻眼以后不容易投放药卷，且锚杆拉力达不到拉力要求。二是个别段是行人巷道，锚杆支护多，排列不规律影响巷道美观度。三是频繁进行锚杆支护造价过高，维护效果一般。四是锚杆支护对顶板淋水治理效果较差，堵塞不住导水通道，治理效果较差。针对底板起鼓采取的措施是卧底重新浆底的方法。这种方法确实对改善底板起鼓，提高巷道美观度有很大效果，但是底板内压力会不停释放，需多次浆底，重新浆底板会再次出现起鼓，费工费时，不能根治。

2 地质概况

（1）本次注浆实验地区均在年久失修的开拓巷道及准备巷道中，巷道顶板以砂岩、砂质泥岩为主，厚度0.87～14.43m，平均5.64m；致密、性脆、裂缝较发育，煤层底板为粉砂岩～泥岩，厚0.65～11.44m，平均4.89m。地质构造特征简单，查阅历史资料没有发现此处及附近有过断层。

（2）本次注浆实验地区为一个封闭～半封闭独立水文地质单元中的半封闭的水文地质块段。主要含水层发育与含水性不均一，地下水以静储量为主，动储量有限，水文地质条件简单～中等类型。根据已采采区涌水量及矿井地质资料，对本矿井威胁最大的为三灰水。三灰水为裂缝承压水，裂缝发育不均，富水性随之不同。

3 工程实测

3.1 注浆工艺

3.1.1 注浆封堵机理

顶板开裂、底板鼓起是由于矿压显现，致使顶底板裂隙产生，并逐渐增大。因此，减小顶底板中层理、原生及采动裂隙的影响，增强碎裂、碎块结构体之间的内聚力，保证岩体的完整性，提高围岩自身的强度，是防止顶底板开裂的关键所在。同理顶板淋水也是由于顶板中产生裂隙，形成了出水通道。通过将水泥浆压入岩体的节理裂隙中，经过水泥浆在节理裂隙中的充填作用、结合作用，使岩层中薄弱结构面的强度和破碎岩块的稳定性得到提高；同时，水泥浆在裂隙中的充填封闭作用，从根本上堵塞住出水通道，从而达到封堵顶板淋水的效果。

3.1.2 注浆用材料及设备

（1）注浆材料的选择。注浆时我们采用水泥注浆形式。水泥类浆液凝固后具有结石体强度较高，造价较低，货源充足，无毒性不污染环境等优点。为达到快速凝固的目的，综合考量选用425#水泥，拌制水灰比2：1的水泥浆。添加剂选用的是水玻璃，它能促使水泥颗粒快速水化，在浆液结构形式过程中起到加固凝固的作用。

（2）注浆设备。采用MQT-130型气动锚杆钻机打眼，煤矿用气动注浆泵2ZBQ-11.5/3注浆。

3.1.3 注浆施工工序

首先用普通锚杆机钻眼，然后注浆泵接锚杆向顶板注浆，待见水泥浆溢出时，停止注浆。根据顶板岩石、帮部岩石破碎深度不同，选用长度2.2m和1.8m的注浆锚杆注浆，以达到破碎区全部被封堵的目的。

注浆施工示意图如图1。

3.2 各注浆地点打眼稳注浆锚杆个数、注浆使用水泥量

表1 各地段注浆锚杆使用数及水泥浆液消耗量

3.3 注浆效果分析

通过观察以上地点注浆后的情况，我们发现顶板帮部破碎段岩石胶结较好，淋水段淋水量明显减少，特别是冒顶段注浆消耗水泥量最大，这也从侧面反映出冒顶段需要大量的水泥充填，水泥浆液封堵的部分与浆液没有封堵的部分的区别：浆液封堵段破碎岩石通过水泥浆液胶结在一起，形成一个整体，顶板不再成破碎状态，易于支护；浆液未封堵段岩石较破碎，特别是风化后，破碎程度更高，支护时安全性较差。

3.4 特殊情况的处理

灌浆过程中如有外漏，可采取嵌缝封堵、降低压力、加浓浆液等方式处理，必要时可掺速凝剂，加速浆液凝固。灌浆过程中如有发现洞壁混凝土观测有裂缝、起包、脱落等异常现象，应立即停止灌浆，分析、查明原因，以及时采取应对措施。

4 结束语

在实际工程中，注浆压力、水灰比与加固效果有着密切的关系。压力与深度大小直接加固范围和加固质量。压力越大，充填范围越大。水灰比大时在同等条件下其流动范围小，达不到加固要求，只在局部充填。水灰比过小渗透范围大，局部形成饱和，但结石强度低。因此在施工中必须正确处理三者之间的关系。

注浆是一种有效的加固方法，適用地质范围广，可以定向定位，施工简便，耐久性好，对周围环境影响小。在既有围岩加固中，该工作法可以利用原有地质状况，成功率高，经济可行，值得大力推广应用。

参考文献

[1]中国岩石力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会.锚固与注浆技术手册[M].中国电力出版社，1999.

[2]崔玖江.隧道与地下工程注浆技术[M].中国建筑工业出版社，2011.

[3]陈秀珍.矿压观测与控制[M].中国劳动社会保障出版社，2010.