破碎围岩注浆加固技术研究

摘 要：结合孙庄矿四采区泵房加固工程的应用，简述了注浆加固技术方案，介绍了注浆加固工艺及设备性能，总结了该技术的特点和适用条件，分析了该技术的应用效果，结果表明，通过采用新联邦注浆材料，有效控制了围岩变形，降低了加固成本，达到预期目的。

关键词：工程软岩;注浆加固;锚注联合支护

孙庄矿四采区泵房施工于2016年初，为U型钢支护巷道，下宽5.2m，中高5m，长度36m，受矿压影响巷道变形速度较快，于2017年中整修过一次，并加打锚索加强支护，至2018年初巷道又产生较大变形，将要影响正常使用。

四采区泵房位于一座煤之上层位，围岩岩性主要为砂泥岩互层，属于节理化高应力软岩硐室的范畴，整修后补打了锚索支护，但是并未实现有效控制变形的目的，效果不佳，故要控制围岩变形破坏务必采取其它有效措施。经研究分析，受集中地应力、构造应力及岩层层位的影响，巷道已经形成了较大的围岩松动圈，围岩传递的压力已超出了锚索-U钢联合支护可以承受的有效抵抗范围，进一步加剧了巷道变形，从而使围岩松动圈变得更大是该措施效果不佳的主要原因。

1 注浆加固方案

结合现场具体条件，确定对四采区泵房两帮和顶板进行注浆加固，工程量36m。注浆材料采用新型联邦注浆材料。该材料渗透性较强，为与煤岩体均有较高的粘合力的高分子聚合物，在压力作用下可渗透到微裂隙之中，混合后反应膨胀凝固，形成致密的网络骨架体，对破碎煤岩体起到有效的固结作用。

2 注浆工艺、参数及设备

2.1 注浆孔布置

注浆孔采用排式布置，排距2m，间距2m（1.2m），每排孔数4～8个，根据实际巷道位置关系进行布置，确保注浆孔终端距离自由面不小于3m。深部注浆孔与浅部注浆孔交错布置，顶板深部孔深6m，浅部孔深3m;泵房与车场之间岩柱深部孔深4m，浅部孔深2m;泵房小井侧只打6m深孔。注浆巷道范围：四采区泵房从1#泵井往回3m处，至5#泵井往前3m处，巷道长度36m，预计19排，共需打设注浆孔数118个。

2.2 单孔注浆量与注浆终压

由于岩体破碎，裂隙非常多，无法使用公式计算单孔注浆量，故单孔注浆量以实际达到压力所需注浆量为准。其注浆终压的设计主要依据岩体的承受能力、最小抵抗面及注浆段围岩情况因素确定为2.5MPa，扩散半径随岩层裂隙变化为1.5至2.0m。

2.3 注浆施工工艺

工艺流程依次为：首先标孔位置、检查注浆管质量和安装注浆管;然后准备浆液、开泵注浆、凝固;最后检查注浆质量、验收。

2.4 施工机具

当局部顶板较硬时，钻孔施工时应使用锚杆钻机配相应的接长钻杆和钻头，钻头直径42mm，同时打眼时应确保孔角度和深度等指标符合标准。

2.5 注浆设备

注浆泵采用进口多功能专用气动双液注浆泵;配套供风管直径、高压管、出浆管直径分别为Φ16mm、20m、Φ10mm。

2.6 注浆效果检验

注浆结束后，对四采区泵房进行矿压监测，观测数据以两帮移进量为主。

3 注浆施工安全技术措施

（1）封孔时禁止正面面对，在开启注浆阀门前务必保证注浆管内脉冲压力已全部释放。

（2）非作业人员（即包括注浆前方观察人员、以及非打钻、注浆相关人员）要求佩戴好相应防护用品，并保证能够随时与注浆泵司机取得联系，其作业安全距离务必保证在注浆加固区域6m以外进行远距离观察。

（3）注浆泵司机要能够随时联系前方观察人员，并时刻关注泵的压力和吸浆量的变化。

（4）配浆人员要时刻关注泵的吸浆情况，保证其浆液不吸空，保持配比适中的状态。

（5）注浆完毕后马上用清水清洗管路，并将泵和管路等设备均整理放置整齐。

（6）注浆时连接管路务必用标准的“U”型销子，严禁使用铁丝代替。

（7）施工地点在打眼和注浆施工前，应先敲帮问顶，排除顶、帮活喷浆层。

（8）一旦发现异常情况，如岩壁松动、跑（漏）浆、注浆压力骤降等，应立即停止注浆，并查明原因采取措施进行解决处理，然后注浆施工才能继续进行。

4 注浆加固效果分析

注浆结束后，观察巷道变形量，检验效果。注浆前巷道两帮每月移进量0.1m左右，2018年6月初巷道净宽约为4.2m，注浆后两帮移进量显著减少，11月初测量巷道净宽约为4.1m，并趋于稳定，有效控制了巷道两帮收缩。注浆加固有效阻止泵房围岩变形，确保泵房在今后相当长的时间内能够正常使用，使得四采区排水系统运转正常;减少整修工程量，减少危险性作业的次数，促进孙庄矿经济发展，具有很大的社会经济效益。

5 本注浆加固技术主要特点

（1）采用了新型联邦注浆材料，既保留了原材料优异的力学性能，又避免了可燃的缺点。

（2）四采区泵房注浆滞后时间约为2年，裂隙极多，围岩破碎，表层围岩呈块状，经注浆加固后，产生了显著的效果，扩大了注浆加固技术的适用范围。

（3）采用深孔、浅孔交替布置，距临近巷道不小于3m，极大的减少了钻孔工程量。

（4）浆液反应不发热，单孔注浆量大大提高，有利于浆液在缝隙中充分扩散充填，便于快速达到设计压强，保证了注浆效果的同时，减小了工作量，便于施工。

6 结论

（1）注浆材料的选取是关键，孙庄矿采用的是新联邦注浆材料，明显提高了其注浆加固效果。

（2）要合理选用注浆设备的性能参数，尤其是注浆泵的压力指标，压力过高会导致原本就破碎的围岩更加破碎;压力低则注浆效果差。

（3）选择合理的注浆施工工艺，有利于提高破碎围岩的注浆效率以及巷道加固效果。

（4）滞后注浆加固围岩技术的选用，提高了巷道围岩体的承载能力，使得工程软岩巷道变形问题得以有效解決，确保了泵房的正常运转，降低了巷道整修费用;此外，该项目对于锚注联合支护体系的应用有了进一步发展，对已变形整修过的巷道应用注浆技术加固提供了成功案例，丰富了工程软岩加固技术经验，具有广阔的推广应用前景。

作者简介：张耀华（1988-），男，河北邯郸人，本科，助理工程师，2016年6月毕业于河北工程大学，在邯郸市孙庄采矿有限公司掘进区工作，研究方向：矿山压力与围岩控制。