深部大巷破碎围岩注浆加固技术应用

解超超

（晋城金成矿山建筑工程有限责任公司，山西 晋城048100）

引言

随着矿井采掘深度的不断增加，围岩原岩应力与构造应力也随之发生较大变化，在地质上往往出现褶皱、断裂地层等现象，对巷道围岩的整体塑性造成很大影响。注浆加固技术能够有效提高巷道围岩整体塑性，强化支护效果，已被广泛应用于高地应力、富水、断层等复杂地质条件下的巷道破碎围岩加固工程中[1]。本文以岳城煤矿东轨大巷注浆加固为例，对深部条件下大巷加固进行深入探究。

1 现场概况

岳城煤矿15号煤层位于-760 m，煤层质地松软，有夹矸。试验巷道东轨大巷是15号煤运输大巷，巷道高度2.6 m，巷道为矩形断面，净宽5.0 m、净高3.0 m，净断面积15 m2。顶板为9.26 m的坚硬灰岩，底板为铝质泥岩。由于巷道埋深较大，坚硬顶板强烈采动造成巷道顶底板变形破坏严重，巷道底鼓达1 600 mm，两帮移近达1 400 mm，煤帮极其破碎，锚杆难以有效锚固，锚索钻孔塌孔严重，难以施工，顶板内部出现较大离层。目前巷道经过多次起底扩帮工作，成本高昂，拟通过注浆加固的方式，对巷道煤帮、底板进行加固，从而对巷道整体起到维护作用[2]。

2 注浆方案

2.1 巷帮注浆

帮部每侧施工两个钻孔，排距2 000 mm，根据注浆量可适当调整排距。上部垂直施工一个钻孔，下部钻孔倾角30°。钻孔施工长度为6 m，间距1 500 mm，上部孔距顶800 mm，下部孔距底800 mm，直径为42 mm。布置形式如图1、表1所示。

图1 巷道帮部钻孔剖面示意图（单位：mm）

表1 巷道帮部注浆钻孔施工参数表

2.2 底板注浆

底板采用“深孔锚索注浆”方式施工。施工三个钻孔，底板正中垂直施工1个钻孔，两侧底角孔下扎20°，使用SKP22-1/1720-9300锚索、配套24 kg轨道、钢筋托梁连锁进行加固。施工深度为9.3 m，间距1 600 mm，距帮分别为1 000 mm，直径为42 mm。布置形式如图2所示。

图2 巷道底板锚索钻孔布置示意图（单位：mm）

考虑到以往打孔情况，在现场实施过程中，逐排打孔注浆，防止串浆。注浆加固前，在注浆区段均匀布置三组表面位移监测，持续关注注浆后帮部、底板变化情况。

2.3 帮部锚索补强支护

巷道帮部注浆施工前，巷道帮部施工锚索补强，锚索规格：SKP22-1/1720-4300高强度低松弛钢绞线，长度4 300 mm。采用3-0-3方式支护，排距2 000 mm，锚索安装角度与帮部垂直。帮部施工三根锚索，间距1 100 mm，上部锚索距顶400 mm，下部锚索距底500 mm，可根据原有的支护方式适当调整。

3 现场效果

注浆加固并进行锚索补强后，对巷道变形进行了观测，注浆加固之后1个月对注浆加固区域进行了钻孔窥视。

3.1 巷道变形观测

采用十字布点法观测，观测时间为22 d。22 d内两帮最大移近量37 mm，平均变形速度低于2 mm/d，平均变形量24 mm，平均约1 mm/d；顶底板最大移近量30 mm/d，平均移近速度1.4 mm/d，顶底板平均移近量23 mm，平均1 mm/d，见表2。

表2 巷道变形观测表

通过巷道变形观测结果可以看出，两帮和顶底板平均变形速度均为1mm/d左右，对比以往巷道变形经验可知，巷道加固之后巷道变形得到了明显控制。

3.2 钻孔窥视

共窥视5个钻孔，其情况见表3。

表3 窥视钻孔情况表

1）在窥视钻孔施工过程中，时而钻头触浆体有顶钻感，说明浆液硬化后硬度大，成孔整体良好，局部有小块煤粒塌落堵孔，说明注浆不可能从整体上改变煤体结构和力学性能[3]，但是有助于已破坏煤体形成再承载层，恢复一定的承载能力。

2）窥视过程中，孔壁多处见浆，主要集中在0～1.5 m范围内，观测裂隙最大宽度可达10 mm，深部亦有，说明原始煤体破碎，裂隙发育；未发现未被浆液填充裂隙，或只有极少裂隙未被填充，证明浆液具有较好的流动性，注浆工艺合理，浆液扩散良好；

3）距离注浆钻孔4.0 m位置的4号窥视钻孔在1.9 m深位置见浆，距离注浆钻孔4.0 m位置的5号窥视钻孔，在1.6 m深位置见浆，说明浆液扩散半径在4 m以上；3号窥视钻孔在4.4 m深位置见浆，说明浆液扩散深度在4.4 m及以上。

4 结论

通过对东轨大巷围岩变形观测和钻孔窥视结果可知，两帮和顶底板平均变形速度均为1 mm/d左右，孔壁在0～1.5 m范围内多处见浆，观测裂隙最大宽度可达10 mm，说明原始煤体破碎，裂隙发育，浆液扩散半径在4 m以上，扩散深度在4.4 m及以上，围岩塑性良好，巷道变形得到了明显控制。