采区上山受采动影响条件下围岩注浆加固实践

唐国平

（汾西矿业集团水峪煤业， 山西 孝义 032300）

采区上山指的是为构成采区独立的生产系统，沿煤层或煤层底板岩层开掘的一组上山巷道，在矿井巷道中属于准备巷道序列。采区上山是采区内采掘工作的集中通道，作为煤炭、矸石和材料设备的运送、采区的进风和回风、人员行走以及敷设管线之用。为便于快速掘进、提前见煤、提高资源回收率，当前矿井设计中采区上山巷道一般沿煤层掘进，这也造成巷道围岩条件差、支护难度大，且采区上山受服务范围内多个回采工作面的采动影响，对巷道围岩的应力扰动较大，巷道的后期维护难度大，如果维护不及时或措施不当，容易导致围岩破碎变形、巷道变形累积量增大、使用功能降低，并对安全生产造成较大威胁[1-3]。针对矿井东翼采区五条上山巷道受工作面采动影响时的维护工作进行探讨，基于具体的地质生产条件及巷道围岩破坏机理设计注浆加固方案并进行工程实践，并展开后期的围岩变形实测。

1 工程概况及现场调研

矿井东翼采区共布置五条上山巷道，分别为1号回风巷、辅运大巷、胶带大巷、进风大巷、2号回风巷，均沿3号煤层底板布置。东翼采区煤层平均厚度6.3 m，平均埋深达到580 m，煤层平均倾角4°，煤层裂隙发育，脆性较大。煤层直接顶为平均厚度2.6 m的泥岩，老顶为平均厚度4.3 m的细粒砂岩。巷道宽度4 800 mm，高度4 000 mm，采用锚网索联合支护，巷道间均留设30 m的护巷煤柱。东翼采区工区面均采用走向长壁后退式采煤法，与采区大巷间留设80 m的巷道保护煤柱。

东翼采区工作面回采期间，当邻近工作面推进至停采线附近时，采区大巷逐渐受到超前支承应力的扰动，巷道逐渐出现巷道开裂、围岩内挤、断面收缩等矿压显现情况，局部区域出现锚杆锚索拔断、煤岩掉落、断面变形严重等异常情况，严重威胁安全生产及巷道正常使用。根据五条采区上山的具体调研结果发现：距离工作面最近的辅运大巷受动压扰动情况最严重，巷道变形情况严重，巷道修复及维护工作量较大，而距离工作面距离最远的2号回风巷受动压扰动情况较轻，巷道变形不大，维护工作量不大。需要对巷道受动压影响区段进行针对性的加固。

2 围岩注浆加固机理

本采区巷道采用锚网索联合支护方式，当不受采动影响时，该支护方式对巷道围岩控制效果较好，能够对巷道进行浅部围岩的支护及加固，保证巷道的有效支护。当巷道受采动影响时，支承压力影响使巷道围岩裂隙逐渐发育、浅部围岩碎裂、围岩自稳能力大幅度降低，针对这种现状，对采区上山巷道提出了“浅部—深部”围岩耦合注浆加固方案[4-6]。

该注浆方案的加固机理在于：首先对需要维修或加固的巷道区段进行巷道修复，工作内容包括挑顶、卧底、扩帮，将巷道断面恢复到设计规格，并对修复后的巷道进行表层喷浆支护及封闭，作用是对巷道进行喷浆支护及对煤岩裂隙进行全部封堵，为后续的注浆工作奠定基础；其次布置深度较小的注浆管进行围岩浅部注浆，控制注浆压力，增大注浆密度，目的是通过注浆封堵浅部围岩内部的裂隙、孔隙、各类通道，将浅部围岩胶结成一个整体，提高浅部围岩的自稳能力，为后续的深孔注浆打好基础；第三步是布置深度较大的注浆管进行围岩深部注浆，提高注浆压力，使浆液充分注入深部围岩的裂隙，提高围岩的内聚力及内摩擦角等参数，从而提高深部围岩强度，使其达到充分的自稳能力及承载能力，从而实现围岩的稳定性和巷道的有效加固支护。

3 注浆加固方案设计及实践

在巷道原有锚网索联合支护的基础上，首先对需要维修或加固的巷道区段进行巷道修复，工作内容包括挑顶、卧底、扩帮，将巷道断面恢复到设计规格，然后进行喷浆及注浆加固支护。具体的注浆加固方案如下：巷道修复完成后，先进性巷道表层喷浆支护，采用湿式喷浆工艺，喷浆厚度50～60 mm，确保喷浆对巷道表面的全覆盖及均匀性，不得漏喷或喷浆厚度不足；其次对巷道进行浅部注浆，浅部注浆通过向巷道顶板及两帮打设注浆锚杆并安装注浆管来实现，注浆锚杆为中空，长1.5 m，管径为Φ26.25 mm，顶板布置2个注浆管，两帮各布置1个注浆管，注浆管排距3 m，注浆压力1.5～2.0 MPa，注浆使用P.O32.5普通硅酸盐水泥，水灰质量比控制在1.5∶1，当注浆压力升至约2.5 MPa或出现明显跑浆鼓浆时停止该孔注浆；第三，待浅部注浆达到终凝时间后开始进行深部注浆，深孔注浆锚杆长2.6 m，管径为Φ26.25 mm，顶板布置1个注浆管，两帮各布置1个注浆管，注浆管排距3 m，注浆压力2.5～3.0 MPa，注浆使用P.O32.5普通硅酸盐水泥，水灰质量比控制在1.5∶1，当注浆压力升至约3.5 MPa或出现明显跑浆鼓浆时停止该孔注浆。

其他注浆参数、封孔措施、注浆工艺、相关的注浆安全技术措施等本文不再赘述。注浆完成至临近2105工作面回采结束，在各条上山中布置测站对巷道围岩变形情况进行实测，观测结果表明：在修复及注浆工作完成后，未受采动应力影响前，巷道顶底板移近量控制在10 mm以内，两帮移近量控制在6 mm以内，围岩变形量基本未发展；当临近2105工作面逐渐推采至停采线，采区上山巷道进入80～120 m的超前支承应力影响范围后，巷道变形量开始增长加速，观测的五条上山巷道中最大的顶底板移近量达到近50 mm，两帮移近量最大达到65 mm，且靠近工作面的巷道左帮处变形量增长更为明显。巷道矿压观测结果表明：巷道围岩变形量增长不大，整体处于稳定及安全使用状态。

4 结语

采区上山巷道由于服务年限久，且容易受到工作面回采的采动应力影响，其巷道支护、维护工作至关重要，本文针对某矿东翼采区的具体地质生产条件，在现场调研及研究注浆加固机理的基础上，对五条上山巷道的维护设计了针对性的表面喷浆及“浅部—深部”围岩耦合注浆加固方案，并进行了现场工程实践及后续的矿压观测，实现了正常期间尤其是采动影响条件下对巷道围岩的有效控制，实现了安全生产。