动压影响软煤巷道底板注浆加固技术研究

王剑锋

（山西晋煤集团宏盛建筑工程有限公司， 山西 晋城 048006）

1 现场概况

坪上煤业西胶运输巷、151101、151102是15号煤三条永久大巷，顶板均为坚硬灰岩，悬顶面积对巷道两帮和底板造成较大的支承压力，同时受巷道上覆煤层应力和本煤层采动影响，巷道底鼓量最大值达到1 200 mm，两帮围岩变化800 mm，局部顶板破碎离层，属破碎围岩巷道，严重影响了巷道和巷道内部管路的使用安全。为了控制巷道剧烈变形的趋势，减少巷道翻修次数，拟采用联邦加固Ⅰ号作为加固材料，结合目前15号煤151盘区大巷巷道变形破坏情况，初步确定加固巷道总长度约为980 m，巷道布置如图1所示。

图1 巷道布置图

2 注浆方案

2.1 巷帮注浆

在巷道两帮施工注浆锚杆、锚索进行支护，锚索排距6m，每排2个注浆钻孔交错成三花眼布置，上排钻孔距巷道底板1.8m，下排钻孔距底板0.8 m，如图2所示。

现场施工时应提前对巷帮破碎情况进行检查，尽可能避开原锚杆、锚索施工位置，浆液凝固后可再对巷帮进行锚索补强支护，两排锚索基本与注浆钻孔平行布置，锚索间距为2.0 m。

图2 注浆钻孔和补强锚索布置图

2.2 底板锚注方案

2.2.1 底板注浆锚杆

在151101巷底板注浆钻孔，每排3根注浆锚杆，排距1 500 mm，采用气动锚杆钻机施工，钻孔直径Φ42 mm，钻孔深度2 000 mm，垂直底板施工。采用Φ25 mm×5 mm、长度2 000 mm的中空注浆锚杆。注浆锚杆前端1 000 mm为封孔段，后部1 000mm为射浆孔段。每一排锚杆注浆完毕后，采用Φ16 mm钢筋托梁连接，然后上托盘和螺母。

为了使锚杆出漏部分不影响巷道行人和运输，需要在每一排锚杆施工区域对巷道切槽，切槽宽度为150 mm，深度为200 mm，注浆完成后进行切槽回填掩盖，注浆终止压力为4～6 MPa，根据现场情况进行调整。

2.2.2 底板注浆锚索

在151101巷底板布置注浆锚索，每排3根锚索，排距3 000 mm，钻孔深度8 000 mm，垂直底板施工，采用中空注浆锚索，型号为Φ22 mm×8 000 mm，公称直径为22 mm，长度为8 000 mm，每排锚索采用14号槽钢或废旧钢轨做底梁，底梁上穿三个锚索孔。为了使锚杆出漏部分不影响巷道行人和运输，需要在每一排锚索施工区域对巷道切槽，切槽宽度为300mm，深度为200 mm，注浆完成后进行切槽回填掩盖，钻孔施工完毕后，插入中空注浆锚索，插入灌浆管，向孔底灌注5 L浆液，锚固长度为4 000 mm，建议采用联邦加固双液浆，水灰质量比为0.6∶1，灌注24 h后即可进行张拉，张拉预紧力不低于100 kN。在锚索锚固好以后，张拉之前，应进行封孔，在封孔时首先通过人工向锚索孔内塞棉纱，长度约1.0 m，可以采用直径比锚索略大的钢管套在锚索上，向内塞填棉纱。

注浆锚索预紧时，要塞入棉纱后再装止浆塞、托盘、锚具，并使封孔装置外露100 mm左右；挂上张拉千斤顶，开泵进行第一次张拉（封孔），当止浆塞完全被压入钻孔后，停止张拉，检查封孔情况是否密实，否则可加合适直径的钢管或硬质塑料管重复张拉封孔直至密实；将千斤顶复位，再开泵进行第二次张拉，观测压力表读数，张拉至100 kN，停止张拉，卸下千斤项。151101巷底板注浆锚杆、锚索布置如图3所示。

图3 151101巷底板注浆锚杆、锚索布置平面图（单位：mm）

底板注浆锚索结结构如图4所示。

3 现场施工

在151101巷底板共布置652个注浆钻孔。最大单孔注干料为5 t，浆料为9 t；平均每孔注干料约0.75 t，浆料约 1.35 t；平均每米注浆干料约 0.5 t，浆料约0.9 t。从现场煤壁漏出浆液情况看，浆液漏出后30 min以内硬化，在煤帮上形成类似喷层的效果，结构紧密，硬度较大，洒落到地面上的浆液与散煤结合紧密。

由于煤帮极易破碎，平均每注一个孔，煤壁或锚杆（索）孔漏浆次数为5～10次，漏浆之后通过间歇注浆，堵漏情况良好。漏浆虽然浪费了工时，但是漏浆位置越多，说明裂隙被填充的越充分，因此应当保持耐心，不怕漏浆，进行多次封堵；使用注浆锚杆（索）实现了锚注合一，全长锚固，简化了传统注浆+锚杆（索）补强的施工工序，施工1～3 d后进行预紧，预紧力不低于150 kN。

4 矿压观测及结论

在注浆后的巷道内布置表面位移观测点，观测巷道的两帮移近量及底鼓量，分析联邦加固Ⅰ号注浆材料的加固效果。在151101巷布置3个测点，编号1—3，151102巷布置3个测点，编号4—6，对6个测点的帮部移近量和底鼓量进行统计，得到测点位置的两帮移近量及底鼓量，见表1。

图4 底板注浆锚索布置剖面图

表1 表面位移变形量统计表

由上表可知：151101巷底板注浆加固后，左右两帮最大移近量为84 mm，巷道底板最大底鼓量为158 mm，两帮和底板变化均在设计允许范围之内；151102巷是在151303工作面回采完成一年后进行的加固施工，变形量更小，151102巷注浆加固完成后，两帮最大移近量为52 mm，底鼓量最大为47 mm。说明注浆支护加固有效改进了巷道顶底板围岩特性，有效控制了巷道底鼓。