利用注浆加固技术对煤仓围岩进行加固

姜士涛

摘 要：阶段储运煤仓服务年限长是煤矿生产过程中的重要环节，在煤矿生产过程中起着特别重要的作用，对煤矿连续生产意义重大。在对以软岩为主煤仓围岩进行注浆加固过程中，通过优化设计注浆矢量钻孔及对水泥-水玻璃（CS）双浆液配合比进行合理选择，使其凝固速率达到可控，合理布局注浆顺序提高浆液渗透半径内岩体裂隙充填程度，将破碎松软的围岩加固且形成一个整体，从而提高了岩体强度，使岩体的整体性增强，保持稳定而不易破坏，达到了最佳的支护效果，为今后其它注浆加固围岩施工提供了参考和经验。

关键词：注浆;加固围岩;矢量钻孔;双浆液配合比;注浆顺序

1、-690～-760阶段煤仓概况

-690～-760阶段煤仓的围岩松软、压力大且穿煤加之在断层破碎带中，将给矿井安全生产带来很大的危害。能否对煤仓围岩人工进行加固至关重要，经过研究决定利用注浆加固技术对煤仓围岩进行注浆加固。进而以达到提高岩体强度，将破碎松软的围岩加固且形成一个整体，使巷道的整体性增强，保持稳定而不易破坏，达到了最佳的支护效果，有效的控制巷道的变形，保证矿井的连续生产稳定进行。

2、注浆加固施工方案的选择

在注浆加固煤仓围岩工作中，合理选择注浆材料十分重要，它关系到注浆工艺、工期、成本和效果，基本分为硅酸盐类和化学类浆液两大类。但由于化学浆的价格非常高，所以本次施工决定采用水泥-水玻璃（CS）双浆液来进行注浆加固施工。

3、施工方法

3.1 水泥-水玻璃（CS）双浆液注浆加固技术

水泥-水玻璃（CS）双浆液是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例，采用双液方式注入。其中水玻璃主要起到速凝作用，根据掺入的多少来调节浆液凝结时间，掺入的水玻璃浓度越大凝结时间越短，可使水泥浆急骤硬化。这种浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围。

3.2 水泥-水玻璃（CS）双浆液注浆堵水施工工艺：

一般而言，注浆的效果好坏取决于浆液渗透半径内岩体裂隙充填程度，充填率越高，注浆的效果越好。充填程度与钻探工艺、注浆工艺和制浆工艺有密切关系。

3.2.1优化设计注浆矢量钻孔的布置：

为了能尽最大限度增大浆液渗透半径提高岩体裂隙充填程度，达到较高充填率、得到更好的注浆效果。找到岩体内存在的可穿最多透水裂隙的矢量钻孔，得到穿过最多裂隙的最优加固孔，杜绝无效孔，减少低效孔，优选最优孔。特设计了一套加密、向四周辐射、深浅相间的矢量钻孔，钻孔参数为：

浅部孔深度：1.5m   中部孔深度：3.5m   深部孔深度：6.5m

孔口间距：0.6m  孔排距：0.6m。

钻孔由仓壁向四周辐射布置：辐射角度15-30°

3.2.2水泥-水玻璃（CS）双浆液配合比的合理选择：

水泥-水玻璃（CS）双浆液的配合比和质量直接影响注浆的质量，所以调节好双浆液的比例至关重要。

根据双浆液中水玻璃浓度越小，终凝时间越长，而初凝时间变化不大这个非常重要的特性。共采用三种配比方式：

1#浆液：低浓度玻璃水（终凝时间较长）的双浆液;

2#浆液：中等浓度玻璃水（终凝时间适中）的双浆液;

3#漿液：高浓度玻璃水（终凝时间较短）的双浆液;

3.2.3注浆顺序：

注浆所使用的注浆泵型号为ZBQS-12/10矿用气动双液注浆泵。

首先，用低浓度玻璃水（终凝时间较长）的1#双浆液向深孔（3.5m孔、6.5m孔）的封孔器注少量浆液，待达到压力封孔器膨胀封好孔后停止注浆。然后，用高浓度玻璃水（终凝时间较短）的2#双浆液向浅孔（1.5m孔）进行注浆，并随时注意是否有浆液从裂隙外漏，如有漏液停止注浆，马上用布头进行封堵后再继续注浆。浅孔注满浆待其基本初凝后，此时浅部围岩封堵完成已基本形成帷幕，再开始进行中部孔注浆然后再进行深部孔注浆。

中部孔及深部孔注浆时采用中等浓度玻璃水（终凝时间适中）的3#双浆液注浆，由于浅孔浆液的终凝时间只有5.36 min，此时外部已形成帷幕，有了一定承压能力阻止浆液外漏，为了扩大浆液渗透半径、提高裂隙充填程度及充填率、增加岩体承压能力，此时注浆压力必须在0.5MPa以上，浆液必须注满。浆液注满后，深孔骨架钢管撤完后要进行注浆封孔，注浆结束。

4、效果检验（施工前后对照）

现场用锚索机往煤仓壁打眼观察发现，破碎松软的围岩已加固且形成一个整体，人工加固的围岩厚度达到了8米以上。使煤仓围岩的整体性增强，保持稳定而不易破坏，达到了最佳的支护效果，有效的控制巷道的变形。

5、技术创新点

此次注浆施工通过优化设计注浆矢量钻孔的布置，把穿过最多裂隙的矢量作为岩体加固的矢量钻孔，最大限度的得到穿过最多裂隙的最优加固孔。通过对水泥-水玻璃（CS）双浆液配合比进行合理选择，使其凝固速率达到可控。对注浆的先后顺序进行合理布局，达到了扩大浆液渗透半径、提高裂隙充填程度及充填率，起到增加岩体承压能力的目的。

此次煤仓围岩注浆加固施工通过理论分析和现场实践证明：此法施工达到预期效果，将松散破碎的围岩胶结形成再生围岩整体，提高了岩体内聚力、内摩擦角及弹性模量，从而提高了岩体强度，将破碎松软的围岩加固且形成一个整体，使巷道的整体性增强，保持稳定而不易破坏，达到了最佳的支护效果，不仅可确保注浆质量加强巷道围岩强度，而且还可以大幅度降低造价和缩短施工周期。为今后其它注浆加固围岩施工提供了参考和经验。

参考文献

[1]马国彦教授.《煤矿井巷工程软围岩灌浆加固新技术研究》

[2]《煤矿安全规程》.2011

[3]张国枢.《通风安全学》.中国矿业大学出版社