13162上巷超前注浆加固技术应用实践

李心愿 张 露

（河南大有能源股份有限公司石壕煤矿，河南 三门峡 472100）

石壕煤矿隶属于河南大有能源股份有限公司，回采工艺为综采放顶煤，掘进工艺为沿底托顶煤掘进。13162工作面上巷掘进工作面前方有多条空巷且空巷内支护早已失效，顶板完全冒落，内有有毒有害气体，给掘进和支护工作造成安全隐患。

根据工程实际状况，排除化学材料和水泥-水玻璃注浆材料，选用无机矿粉材料在迎头提前打孔加固冒落区域。

1 工程概况

石壕煤矿13162工作面煤层厚度2～6m，平均3m左右，采用走向长壁、后退式综合机械化放顶煤工艺，工作面回采巷道采用“U”型布置方式。巷道掘进采用沿底留顶煤，巷道为3.6×2.5m矩形断面，工字钢棚支护。矿区内原小煤窑遗留大量空巷，如图1所示。由于空巷内存在大量瓦斯，高分子材料聚集发热易导致着火甚至瓦斯爆炸事故。空巷错综复杂相互贯通，水泥-水玻璃材料现场配比很难控制，且强度增长缓慢，工期难以满足要求，最终选用无机矿粉注浆材料超前加固，其成本低，用料少，早期强度高，施工工艺简单。

2 注浆方案

2.1 注浆钻孔布置

图1 注浆钻孔布置示意图

根据现场打钻实际情况，成孔最大深度在6m左右，设计孔深6m，上排三个孔，仰角40°，孔间距1.3m，孔径38mm。

孔内插入四分钢管作为注浆管，每节2m，共3根，第三根为花管。

2.2 注浆顺序

为防止注浆过程中串孔，注浆顺序为1、3、2、4、5，其中1、2、3为注浆孔，4和5作为验证孔，如注浆效果不佳可利用验证孔进行补注。

3 注浆材料及施工工艺

3.1 注浆材料

此次注浆采用的注浆材料为双液注浆材料，是一种新型双液无机矿粉注浆材料，具备不自燃、无毒、无腐蚀、无污染特性，是完全环保型注浆材料，是一种快凝、早强型注浆材料，同时也具备较强的可注性，较为适合巷道破碎围岩、采掘工作面注浆加固需要。主要性能如下：

（1）两种材料分别与水按照1:1混合搅拌制浆，浆液在混合前，6h内浆液不凝固、不泌水、不沉淀；

（2）两种浆液混合后，0～5min失去流动性，5～15min完全固化；

（3）1h煤体固结抗压强度5.2～5.8MPa，抗剪强度1.3～1.7MPa；4h煤体固结抗压强度8.5～10.1MPa，抗剪强度1.6～1.9MPa；8h煤体固结抗压强度11.8～12.9MPa，抗剪强度2.5～2.8MPa；粘结强度2MPa以上；

（4）浆液在0.5～2:1水灰比下浆体结石率可达100%；

（5）浆液扩散范围广，扩散半径可达2～5m，可注性较好；

（6）试样2h的强度能达到8～15MPa以上。

3.2 注浆系统

注浆系统如图3所示，系统有两个型号QB260气动搅拌桶，两个盛浆桶（可以采用废油桶加工），一台型号2ZBYSB50/19双液注浆泵，以及相应的管路和混合器组成。

图3 注浆系统示意图

3.3 封孔方法

钻孔施工后插入四分钢管，钢管用接箍连接，首节钢管两段缠绕适量棉纱。封孔的目的是为了防止在注浆时孔口漏浆，导致注浆效果不佳，封孔效果直接影响注浆加固效果，封孔方法如图4所示。

图4 注浆封孔示意图

3.4 注浆参数调整

正常注浆水灰比1:1，煤壁漏浆严重时可适当降低水灰比，最低控制在0.7:1，达到速凝堵漏的目的；反之，可适当增大水灰比，最高控制在2:1，达到节约材料，增大注浆半径的目的。

注浆压力是影响注浆效果的关键参数之一，一般情况下注浆压力6～8MPa，围岩破碎、漏浆严重时可适当减低注浆压力，可调整为4～6MPa。

4 施工组织管理

4.1 人员组织管理

（1）每班注浆施工需要4人作业，注浆泵需2人搅拌制浆，1人负责注浆泵操作，1人负责观察注浆过程；

（2）施工人员应佩戴护具，防止吸入粉料以及浆液溅入眼睛产生伤害；

（3）所有施工人员不能远离自己岗位，注浆泵操作人员负责看护注浆泵，调整注浆压力和泵速；注浆看护人员要观察注浆泵是否吸浆，出现问题及时反馈调整；

（4）交接班时需进行现场技术交底，把设备使用情况、注浆情况、材料性能等交代清楚。

4.2 施工组织管理

（1）间隔打注浆孔，减小串孔概率；

（2）注浆压力、泵速（流量）根据注浆情况及时调节，一般采用先小后逐步增大的方式；

（3）当遇到漏浆情况时，采用间歇停注浆泵并采用棉纱或者棉纱蘸取封孔材料的方式在漏浆口进行堵漏；

（4）高压注浆胶管和注浆钢管必须采用链条或铁丝固定至巷帮上，以防止输浆管路与注浆管的接头脱扣伤人；

（5）拆卸管路或更换注浆孔应遵循先泄压后拆卸的顺序，防止高压喷射伤人；

（6）本班注浆工作结束后，对搅拌桶、注浆泵、注浆管路进行认真清洗，并对材料、设备、管路进行归置。

5 结语

（1）根据13162工作面上巷现场实际状况，采用新型无机矿粉双液材料进行注浆加固，冒落区煤矸混合体在材料作用下胶结，顶煤强度及完整性大大提高，有效解决了托顶煤掘进的难题。

（2）针对施工过程中出现的漏浆问题，采取间隔打孔、间歇注浆、控制材料水灰比及泵速、棉纱封堵等方法，有效解决了漏浆问题，积累了丰富的施工经验。

（3）注浆加固后，掘进施工未发生顶煤冒落事故，确保了巷道有效断面，保证快速掘进。

（4）矿区类似工程情况较多，此次注浆实践积累了丰富的技术和施工经验，创造了良好的社会经济效益，推广前景广阔。