深部巷道全断面双层注浆技术在陶二矿研究与应用

王锦生

摘要：深部巷道全断面双层注浆主要是针对失修巷道底臌量大，帮侧变形严重，提出的支护技术。

Abstract： The full-face double grouting in the deep tunnel is the supporting technology for the heave capacity of disrepair tunnel and bad side deformation.

关键词：全断面；双层注浆；深、浅孔，高、低压相结合

Key words： full-face；double grouting；combination of deep and hallow hole， high and low pressure

中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0103-02

0 引言

-711北翼运输大巷为陶二矿第二水平开拓大巷，南部与东副井井底车场相连，北部正在掘进中，将与北二采区轨道上山贯通，是北二采区的主要运输巷道和进风巷。

-711北翼运输大巷布置在1#煤层上约20m处的中砂岩中，但中砂岩层并不稳定，岩层厚度及倾角变化较大，由于巷道性质及中砂岩厚度变化使巷道有时不能完全布置在稳定岩层中，巷道围岩破碎，巷道表面有收敛现象，特别是巷道底板底臌十分严重，造成了前方掘进，后路维修的现象，顶板下沉量在1000～1500mm之间，两帮收缩1500～2000mm之间，底臌量在1500～2500mm之间。主要原因是巷道围岩强度较低，在高应力复杂地质条件巷道变形剧烈，严重影响了巷道的正常使用，不能保证生产安全。

鉴于-711北翼运输大巷性质，必须对巷道失修段进行彻底治理，以保证巷道正常使用，满足生产要求。根据陶二矿以往对巷道失修治理经验，组织了技术骨干针对这个难题多次进行了研究和探讨，最终确定对-711北翼运输大巷变形最严重的地段采用深、浅孔，高、低压相结合全段面注浆注浆工艺，并取得了很好的效果。

1 深部巷道全断面双层注浆技术实施情况

1.1 巷道帮、顶部浅孔注浆孔布置

沿巷道断面布置注浆孔，每循环布置9个孔，正中一个，两侧各4个，孔间距1.2m，排距离3.0m，孔深4.0m，孔径采用孔径？准47mm钻头施工，注浆管长度为2.5m，由Φ42mm无缝钢管1.0m和6'钢管1.5m加工制作，在注浆管外缠上厚度适当的棉线或麻线，封孔长度不小于300mm，以固结注浆管，具体参数布置详见注浆孔布置图1。

1.2 巷道帮部及顶部深孔注浆孔布置

沿巷道断面布置注浆孔，每循环布置5个孔，正中一个，两侧各4个，孔间距2.4m，排距离3.0m，孔深8.0m，孔径采用变径结构，外部2m采用大孔径？准47mm，向里至孔底变小孔径？准32mm，注浆管长度为3.5m，由Φ42mm无缝钢管1.0m和6'钢管2.5m加工制作，在注浆管外缠上厚度适当的棉线或麻线，封孔长度不小于300mm，以固结注浆管，具体参数布置详见注浆孔布置图2。

1.3 巷道底板浅孔注浆孔布置

钻孔施工器具选用底板专用钻机，配用？准80mm钻头，浅孔钻探深度为4.0m，浅孔排距1.5m，具体布置如图3所示。在钻进过程中如发现塌孔或不成孔，下1根4分注浆管，进行预注浆，然后再打直至成孔。注浆管选用2.0m长的4分管，封孔方式选用编织袋配合水泥。

1.4 巷道底板深孔注浆孔布置

钻孔施工器具选用底板专用钻机，配用？准80mm钻头，浅孔钻探深度为8.0m，浅孔排距3.0m，具体布置如图3所示。在钻进过程中如发现塌孔或不成孔，下1根4分注浆管，进行预注浆，然后再打直至成孔。注浆管选用4.0m长的4分管，封孔方式选用编织袋配合水泥。

1.5 注浆材料的选择

注浆采用單液进行注浆，水泥使用425#普通硅酸盐水泥，搅拌均匀后立即进行注浆。

1.6 注浆压力

①帮、顶部浅孔注浆压力为3MPa；

②帮、顶部深孔注浆压力为6MPa；

③底板浅孔注浆压力为3MPa；

④底板深孔注浆压力为6MPa。

技术路线：

对失修巷道底臌量大，帮侧变形严重，提出采用“双层注浆”支护的思想。

①巷道失修变形，使巷道围岩产生裂隙，并释放压力，将矿山压力转移至远离巷道方向。

②通过巷道浅孔注浆先对巷道浅部围岩进行加固，保证巷道围岩稳定性，使巷道成为一个整体。

③通过巷道深孔注浆使巷道松动圈范围形成一个坚固整体，用以抵抗深部矿山压力，减小巷道围岩所承受的压力。

创新点：

全段面注浆采用深、浅孔，高、低压相结合注浆工艺，即首先施工巷道帮部及底板浅孔，同时进行浅孔低压注浆，浅孔注浆作用即加强浅部围岩强度，同时为深部注浆创造封闭条件，浅孔注浆完成后，进行巷道帮、顶部及底板深孔注浆孔施工，同时进行深部注浆。

2 适用范围

此项技术适用范围在高应力地区松软岩层巷道、极软破碎围岩巷道、高应力影响而变形的软岩巷道及顶部有淋水复杂地质条件下服务年限较长的岩巷中适用。

3 国内外现状、水平和发展趋势

经过近几年发展，国内外矿井的开采深度增加，随着地应力越来越大，巷道的围岩偏软，地质条件复杂，按照现阶段巷道的支护方式很难控制地应力高、顶板破碎的巷道，研究分次注浆加固巷道围岩，提高支护强度将是未来发展的重点之中。

4 经济效益、社会效益

-711北翼运输大巷注浆于2015年6月15日开始施工，到2015年8月23日，历时70天。加固巷道150m，巷道顶帮打注浆孔700个，底板打注浆孔300个，共压注水泥500吨。

经济效益按照下式计算：

采用本设计按每两年维修一次计算：每吨水泥按照280元/吨，那么注浆的水泥所需费用：500×280=14万元；注浆人工费用为12.6万元；共计26.6万元。

采取一般措施维修计算，巷道每年需维修一次：巷道维修按6000元/m计算，共需6000×150=90万元，每年可节约成本费用：（180-26.6）÷2=76.7万元。

所创造的社会效益可体现在以下几个方面：

①避免了巷道反复维修带来大量人力、物力和财力的浪费。

②解决了巷道在软岩及高地应力条件下变形问题，进一步发展和完善了巷道注浆加固技术。

5 实践检验效果

陶二矿在2015年6月15日在-711北翼运输大巷进行了全断面双层注浆加固技术实验，注浆后，先后建立了10组观测顶底板和两帮移近量的观测站，每组间距15m，每隔6天观测一次，根据长期观测的结果得出，巷道变形主要在注浆后的前10天以内，以后每天变形量逐渐缓和且变形明显减小。采用本支护后在第一个月内巷道变形量控制在100mm以内，一个月后巷道顶底板及两帮的移近量基本稳定，保证了巷道可在长期内安全正常使用，本设计适合在此条件下使用。

6 根据现有情况评价总体水平

根据现场观测数据来看，该技术在陶二矿对深部失修巷道加固中取得了很好效果，能夠比其他加固技术更有效抑制巷道变形，大大减少巷道维修，在技术上达到了较先进水平。

7 推广应用前景

陶二矿目前已进入-711水平，将来会有很多条服务年限较长的岩巷布置在高地应力软岩地区和地质条件复杂的复合型岩层中，根据现在-711北翼运输大巷掘进经验，仅靠传统的支护工艺已经不能维护巷道的成形，届时，全断面双层注浆加固技术将发挥很大的积极作用，可以减少巷道反复维修节省资金，提高生产效率，很好地解决了煤矿深部开采带来的大量巷道及硐室等维护工程，其应用前景十分广泛。

8 存在问题及改进意见

①顶帮注浆时，有从临近注浆孔跑浆液并堵孔现象。施工注浆孔时，采用隔排施工，使注浆孔与没有注浆的孔间距加大。

②底板钻孔有时出现塌孔问题，影响深部注浆效果。培养工人掌握和提高在穿过易碎岩层时技术控制，并保证钻孔打成后及时安装。

参考文献：

[1]赵光福.双层注浆锚杆喷砼工艺在软岩破碎带内的使用方法及实践[J].水力采煤与管道运输，2005（03）.

[2]杨坚.双层注浆小导管在隧道穿越软弱围岩地段的应用[J]. 河南科技，2013（02）.

[3]顾广义，贺恒，王炜.巷道深、浅孔注浆技术在刘庄煤矿的成功应用与广泛推广[J].科技创新与应用，2016（17）.