沿空巷道注矿用无机加固复合砂浆的应用与效果分析

彭大鹏

【摘  要】沿空巷道沿空侧巷帮（保护煤柱）是应力集中区域，在掘进期间两帮巷道压力显现明显，位移量大，巷道变形很难控制。对沿空巷道上帮注矿用无机加固复合砂浆就是在巷道掘进期间，对巷道沿空侧进行有效注浆加固，通过对巷道两帮整体位移的观测，注浆效果对控制巷道位移有较好的效果。

【Abstract】The gob-side roadside of gob-side roadway（protective coal pillar）  is the stress concentration area. During the drilling period， the pressure of the two roadsides of roadway appears obviously， the displacement is large， and the deformation of roadway is difficult to control. Grouting with mine-used inorganic reinforced composite mortar into the upper roadside of gob-side roadway is to carry out effective grouting reinforcement on the gob-side of the roadway during the roadway drilling. Through the observation of the overall displacement of the two roadsides of the roadway， the grouting effect has a good effect on controlling the roadway displacement.

【关键词】沿空巷道;矿用无机加固复合砂浆;位移量

【Keywords】gob-side roadway; mine-used inorganic reinforced composite mortar; displacement

【中图分类号】TD822.3;TD353                              【文献标志码】A                                  【文章编号】1673-1069（2020）07-0178-02

1 引言

谢桥煤矿11518轨道顺槽为该矿第一个柴油单轨吊使用头面，因受11418工作面回采影响，巷道上帮位移量较大。为保证掘进期间的单轨吊使用，且保证后期回采巷道断面，故在巷道掘进至420m处开始采用注矿用无机加固复合砂浆的方法对巷道上帮进行加固。

2 地质情况

11518轨道顺槽位于矿井一水平东一采区，工作面底板标高-605.1～-616.2m，巷道设计长度1850m，宽度5.5m。轨道顺槽11518上顺槽西起11518轨道顺槽车场，东至11518切眼。工作面轨道顺槽与11418运输顺槽、13318运顺槽阶段煤柱分别为6.8～15.7m、7.0m。上覆11-2煤层未回采，下伏6煤层11316、21116工作面已回采完毕，11416工作面已停采（2018年9月），停采时间较短。上阶段11418、13318工作面已回采完毕，11416顶抽巷位于本巷以南，巷顶距8煤底板法线0～32.8m。-610m新东二B组轨道石门、-610m新东二B组回风石门及1#联巷位于工作面上方，东一B8煤层底板皮带下山位于工作面下方，与本巷净垛分别为11.5m、9.9m、10.6m、10.2m。

8煤整体赋存稳定，煤层总厚1.2～4.1m，平均3.0m。黑色，金屬-油脂光泽，以亮煤为主，少量暗煤，亮煤块状，垂直解理发育，局部含1层泥岩夹矸，煤层结构简单。煤层产状为180～200°∠11～17°。

3 加固机理

矿用无机加固复合砂浆是一种由有机高分子和无机材料制备的加固型注浆材料，具有固化快、强度高、韧性好、粘结力强、无气味、阻燃等特点。适用于各种破碎煤层、岩层的快速加固和封堵处理[1]。矿用无机加固复合砂浆采用2ZBQ-30/6型气动注浆泵搅拌后，即可进行注浆。

3.1 久米纳矿用无机加固复合砂浆的技术参数

具体技术参数见表1。

3.2 加固作用

3.2.1 充填压密作用

复合砂浆在泵压和自身反应形成的膨胀压力的作用下，不但可以将相互连通的煤岩体裂隙充满，而且由于复合砂浆本身粘度低，在压力的作用下，还可将一些充填不到的封闭裂隙和孔隙压缩，从而对煤岩体整体起充填压密作用，结果是使煤岩体的强度也相应提高。

3.2.2 转变机理作用

裂隙内充满加固材料且有一定的膨胀压力，加上材料对裂隙面的粘结作用，使裂隙端部的应力集中大大减弱或消失，从而使煤岩体的破坏机制发生转变。

3.2.3 粘结补强作用

注入煤岩体裂隙中的复合砂浆对裂隙面有很高的粘结力，在注入后煤岩体弱面被牢固地粘结在一起，大大提高煤岩体和顶板的完整性。

3.2.4 骨架支撑作用

在加固施工过程中，复合砂浆在泵压及微裂隙毛细管作用下，挤压或渗透到煤岩体的大小裂隙中去，反应固结后，在煤岩体内形成新的网络骨架结构，具有良好的韧性、弹—粘性和粘结性能，从而使煤岩体具有较高的残余强度和承载能力。

3.3 加固特点

①固化时间较短，2h（可根据现场情况进行调节）即能达到20MPa以上的抗压强度。

②无溶剂，阻燃。施工方便，现场无须专门配比浆液。

③使用环境广。浆液均不发泡，且固化快、强度高。

④在流动水中不会被稀释、溶解。固结体具有高强度。

⑤固结体韧性较好。

3.4 适用范围

无机加固复合砂浆可以对破碎和松散煤岩体进行加固和填充。

3.5 巷道位移量分析

该巷道在掘进进尺410m后开始采用注浆充填加固技术。故存在三种充填情况，即：①外段未充填加固段;②滞后迎头充填加固段（滞后约50m）;③紧跟迎头加固段（不大于20m）。取各施工段各100m，每20m观测一组数据。以下数据（两帮位移量）来自各段施工3个月后的现场实测数据（见表2）。

由表2数据可以明显得出以下结论：①巷道沿空侧经过充填有效地减少了巷道的两帮位移量;②注浆充填及时与否会直接影响到巷道的两帮位移量。在掘进巷道迎头掘进过程中，未等巷道压力显现，及时对沿空侧的煤体进行充填加固，对巷道两帮的位移量控制效果显著。

4 结论

实践表明，这种沿空巷道加固技术能及时地改变围岩的松散结构，提高岩体的整体强度，从而有效控制了巷道的变形量，保证了工作面后期的正常回采，是工作面过断层破碎带、应力集中区、煤层变质带等异常区治理的有效辅助手段。

【参考文献】

【1】郭伟.采场矿压与矿压显现的理论研究[J].山西焦煤科技，2012，36（02）：26-28.