东庞矿6号煤防水闸门硐室围岩注浆加固技术概述

摘 要 为加强煤矿防治水工作，防止和减少水害事故，保障煤矿职工生命安全和健康，根据《煤矿防治水细则》规定，本文就东庞矿在6号煤防水闸门硐室施工过程中围岩注浆加固技术进行了分析，通过把新型锚注加固支护技术应用到防水闸门围岩注浆加固中后，提高了巷道围岩体强度，使防水闸门硐室形成承载结构，从而达到了预期效果。

关键词 防水闸门硐室;围岩注浆;加固技术

1 工程概述

东庞井目前已在-300m水平大巷南翼与二煤扩延区下山连接处设1道防水闸门和1道防水预隔离。为提高矿井抗灾能力，设计在6号煤层投产前新增5处防水闸门，实现6号煤层与矿井主采的2号煤层生产区域预隔离。设置位置分别为：-300m南翼运输大巷向6100采区轨道石门处1道防水闸门（4MPa）、6100采区回风上山上部1道防水闸门（4MPa）、6号煤集中带式输送机石门处1道防水闸门（6MPa）、6200采区轨道石门处1道防水闸门（6MPa）、6号煤层回风绕道处1道防水闸门（6MPa）。根据所处的位置和历年最高奥灰水位（+72m）差的压力值计算得出防水闸门的承受水压为4.87MPa。

为了保障防水闸门硐室围岩整体性和安全性，特对防水闸门硐室开挖后巷道围岩进行锚注加固。

2 新性锚注加固技术原理

新型锚注加固支护技术是一种将现代注浆加固技术、柔性锚索加固技术与传统锚喷支护技术有机地结合在一起的综合支护技术方式。它包含了锚网加固技术和注浆加固技术的所有优点，并在此基础上衍生出了许多新的特点，成为解决高应力区破碎围岩安全维护的有效手段，其显著优点如下：①与传统锚喷支护技术中喷砼层的作用原理相比，浆液的注入能够明显改善岩石的物理力学性质，提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量;浆液充填到岩石块间的孔隙中，使破碎岩石块重新胶结成一体，可以实现利用围岩本身作为支护结构的一部分，从而提高了岩体的整体强度和稳定性。②在锚注联合加固支护体系中，由于浆液能够与岩体及锚杆全面接触，将杆体内、杆体与钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部充填满，从而形成“网络”效应，如同自然界中树木的主根与须根的共同固结作用一样，使锚杆受力传递的可靠性和连续性得以充分保障。并通过浆液结石体“网络”将力传递到围岩之中，全面调动了围岩的自身承载能力，同时使锚杆、锚索自身的加固性能得以充分发挥。③注浆后，可以利用浆液封堵围岩的裂隙，杆体与地下水、空气间的联系全部中断，彻底阻止了锈蚀反应，从而保证了锚杆的长期锚固能力，同时防止围岩风化和围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度，保证了支护体系的长期稳定性。④在锚杆、锚索和浆液的共同作用下，注浆范围内的所有岩石被胶结加固成一个整体圆涵，即形成一个多层有效组合拱，包括锚喷网组合拱、锚杆锁压缩区组合拱及浆液扩散加固拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力，保护着整个硐室（巷道）的自由空间。⑤长达数米的柔性锚索的加入，使锚注联合加固支护体系中的“加固拱”厚度大增，而“加固拱”厚度的增加，使得支護结构面尺寸加大，围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减小，从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力，因此能承受更大的荷载，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。⑥注浆后使得作用在拱顶上的压力能有效传递到两墙，通过对墙的加固，又能把荷载传递到底板。由于组合拱的厚度较大，这样又能减小作用在底板上的荷载集中度，从而减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底臌。底板的稳定，有助于两墙的稳定，在底板、两墙稳定的情况下又能保持拱顶的稳定;顶板的稳定不仅仅取决于顶板荷载，在非破碎带中关键取决于底板和两墙的稳定，因此注浆支护的又一个重点就是保证两帮与底板的稳定，从而保证在大构造应力作用下保持稳定而不易产生破坏。

3 围岩注浆加固方案

根据该段巷道围岩实际情况，考虑注浆加固成本因素，本次围岩注浆加固采用如下方案：首先挑顶、扩帮、卧底后采用锚梁网加点锚索进行支护，锚杆与巷道轮廓线夹角不小于75°，锚杆盘紧贴岩面，螺母上紧，底部帮锚杆托盘下部边缘距巷底不大于100mm且向底板下扎30°，正顶布置一根点锚索，间排距1.6m×1.6m。锚杆均采用φ20×2400mm规格全长螺纹钢锚杆，锚索采用φ17.8×8500mm钢绞线。顶帮锚杆间排距为800×800mm，顶帮锚索间排距为1.5×1.5m，锚梁网支护完成后采用混凝土喷浆，喷厚50mm，砼强度等级不低于C20。

本次注浆加固采用深浅孔相结合方案分别外护巷段、内护巷段、防水闸门主墙体段进行围岩注浆加固。首先采用水泥～水玻璃双液浆对防水闸门硐室开挖巷道围岩3m范围进行浅部注浆加固;其次进行顶帮深孔（8m）水泥注浆加固，注浆压力为7.5Mpa，深浅孔排距2.0m，深浅孔间距为2.5m，深浅孔交错布置。详见防水闸门硐室深浅孔注浆加固平面图1。

（1）外护巷段深浅孔注浆加固：外护巷段深浅孔排距2.0m，深浅孔间距为2.5m，深浅孔交错布置，孔径42mm，每排5个，其中浅孔3个，深孔2个，巷道长度5m，共布置3排，合计15个孔，其中浅孔9个，深孔6个。

（2）内护巷段深浅孔注浆加固：内护巷段深浅孔排距2.0m，深浅孔间距为2.5m，深浅孔交错布置，孔径42mm，每排6个，其中浅孔3个，深孔3个，巷道长度5m，共布置3排，共计18个孔，其中浅孔9个，深孔9个。

（3）防水闸门主墙体段深浅孔注浆加固：防水闸门主墙体段深浅孔排距2.0m，深浅孔间距为2.5m，深浅孔交错布置，孔径42mm，每排9个，其中浅孔4个，深孔5个。巷道长度10m，共布置5排，共计45个孔，其中浅孔20个，深孔25个。

4 注浆材料选择

注浆材料选用复合水泥浆材。复合水泥浆材是在425#普硅水泥～水玻璃双液浆中加入一定比例的CFJ加固补强型注浆添加剂，以增强浆液渗透性、提高固结体强度和稳定性，保证注浆效果持久可靠。使得巷道围岩、锚杆、锚索胶结为一个整体以控制巷道进一步变形。

5 注浆加固预期效果

（1）提高巷道围岩体强度。通过注浆，能够改变弱面的力学性能，即提高裂隙与煤岩体之间的黏聚力和内摩擦角，增大岩体内部块间相对位移的阻力，从而提高岩体的整体稳定性。

（2）形成承载结构。通过注浆加固，可以使松散岩体重新胶结成整体，形成承载结构，充分发挥围岩的自稳能力。

（3）改善赋存环境。浆液固结体封闭裂隙，阻止水汽侵入内部岩体，防止水害和风化对围岩的进一步影响，对保持围岩力学性能，实现长期稳定意义重大。

作者简介

马丽华（1980-），女，河北邢台人;学历：硕士，工程师，现就职单位：东庞矿地测科，研究方向：地质及储量管理工作。