综采面回采巷道注浆加固应用分析

（阳泉煤业集团和顺新大地煤业有限公司 山西 032700）

引言

通过对工作面回采的因素及顶板管理情况分析，对巷道变形破坏特征进行分析，提出采面支护措施，再进行巷道注浆加固技术，对注浆参数、工艺、配方等进行研究实践，经围岩力学性能测试，该研究能快速增强稳定性，使在空顶期间而不失稳冒落，以满足综采面快速推进的要求。

1.工程概况

以某一矿井工作面为例，其长度为以前333m，倾斜长度为152m，施工的矿层是11#煤，厚度均数是4.99m，采高度为3.3m，倾斜角度为1°-11°。工作面掘进450m之后达到9#煤，此煤层为小窑破坏区。施工方式为越界，能够直达11#煤工作面，并且走向和工作面倾斜的长度为420m，和工作面平行的长度为180m。工作面和巷道接触后，巷道冒落位置的矸石快速发生冒落，导致安全问题出现。工作面穿过巷道，以往采用的支护方式为工作面超前木棚加强支护、带压擦顶移架、二次拉架以及单体支柱辅助调整推移支架等，此类支护措施可以发挥支护作用，不过其施工期间出现安全事故的概率较高，且需要耗费中座的资源。但是应用马丽散注浆加固工艺，在空巷冒落位置第一时间进行灌注，可以产生人造顶板，良好的预防冒顶事故的出现。

2.影响工作面回采的因素及顶板管理情况

这一工作面中没有断层构造，全部为单斜结构，工作面走向为自南向北逐渐降低，未存在陷落柱与冲刷带问题。与工作面相对的地表构造为平地，不会出现水体堆积现象，因此不会担心出现水质灾害，预估其涌水量最多是0.12m3/min，一般情况下涌水量在0.08m3/min左右。工作面不会受到冲击地压的作用，同时在整体的施工期间也没有发生冲击地压事故。输送巷道应用锚杆钢带与锚索结合的支护措施，按照之前测算的支护密度与工作面的实际状况，选取的支护措施是一梁一柱双排超前支护，支护间距最低为30m，两排之间的间距是2.4m，相邻支柱的间距是1m。

3.巷道变形破坏特征

因为施工矿层上部存在厚度与硬度均较高的顶板，若是工作面顶板或者上方关键层出现损害，则可能造成施工区域周边发生较高的变形。工作面中挖掘的煤矿具有较高的硬度与脆性，若是周边岩层出现变动可能因为碎裂而产生缝隙，造成巷道周边岩层之前采取的支护构造发生损害，严重影响支护效果。尤其是煤层顶板上方有大量的水体，则在辅运巷联巷冲刷位置，可能发生水害。持续的增加作用水量则表明顶板缝隙受水体的影响逐渐增加，周边岩层的缝隙也逐渐增大，进而造成之前采取的支护效用逐渐降低。当辅运巷道施工位置到达首次见方位置则开始承受作用力。

4.综采面回采巷道注浆加固应用分析

(1)采面支护措施

工作面在施工期间因为断层的效用，煤矿碎裂范畴逐渐增多，可能造成煤壁片帮现象，发生顶板冒落情况。①工作面施工造成的超前支撑压力，前部的煤矿发生移动。所以，顶板损坏位置液压支架需要在承受作用的情况下移动，在特定情况下需要采用超前拉架，第一时间应用护帮板，防止出现煤壁片帮或者顶板冒落问题。②在回采工作面回采巷道位置采用超前支护，支柱需要保证承载作用力不低于90kN。施工工作者需要每两小时针对支护位置顶板和煤壁的状况展开检验，若是查看到顶板与煤壁出现异常需要第一时间向相关人员报备。

(2)巷道注浆加固方案

此次灌浆操作在选取灌浆材质期间融合了项目施工投入和施工效果要求，因此选取了高水速凝材质，实际灌浆期间应用的加固指数大概为：

①灌浆施工系统与设备。动力设备应用多功能风动注浆泵，风压需控制在4-7MPa，而双液灌浆设备的压力为5MPa。马丽散树脂与马丽散催化物质通过两个进液口进入。且在管道中装设压力计用以管控实际的进入量，待两种物质完全融合之后，在借助灌浆管道与灌浆杆将其输送到孔洞之中，灌浆工作结束之后需在孔洞口装设封口装置。

②灌浆孔洞布局。在工作面输送巷道顶板位置应用浅层灌浆与灌浆锚索融合的灌浆方法，煤柱位置应用灌浆锚索展开加固，巷道顶板位置需要布设的为两个浅层灌浆孔洞，三个灌浆锚索孔洞，且浅层灌浆孔洞的间距大约为1500mm，深度为2.5m，半径为21mm，灌浆锚索孔洞的间距为1250mm，排距为1600mm，深度为8000mm，半径是16mm，煤柱帮位置设计两个灌浆锚索，间距为1100mm，排距为1600mm，孔洞深度为5000mm，半径为16mm，顶板和煤柱帮规划的灌浆锚索的预紧力均是28MPa。

③灌浆液水灰配比。此次应用的高水速凝材料的重点构造类型为甲料加甲料或者乙料加乙料，其中甲料加甲料的关键组成物质是硫铝酸盐水泥熟料与悬浮剂和缓凝剂；而乙料加乙料的关键组成物质是石膏、石灰、悬浮剂与速凝物质。应用各种水灰配比进行实验，最终发现若是水灰配比为1.5:1，此时灌浆液凝结的性能与经济性较高，所以实际施工期间采用的水灰比为1.5:1。

④灌浆压力。灌浆压力通常受到灌浆材质的性能、渗透范畴以及周边岩层的渗透能力影响，灌浆过程中通过高压能够将浆液输送到缝隙之中，不过若是压力高出正常范围太多则可能损坏周边岩层；若是周边岩层缝隙较大，则灌浆压力不能超过1MPa，若是周边岩层缝隙不大则灌浆压力需要控制在1-2MPa。依据有关工作面输送巷的具体状况判定浅层灌浆孔洞的灌浆压力小于2MPa，灌浆锚索的压力需要小于5MPa。

⑤灌浆数量。因为周边岩层缝隙的原因，造成周边岩层旷动匀实度较低且岩性各不相同，所以其吸收浆液的能力也存在差异，为了能够对周边岩层起到稳固效果，同时节约灌浆液与时间，所以通常将周边岩层渗浆当作终止施工的信号，用其计算灌浆用量。

⑥灌浆用时。若想避免伪顶灌浆期间出现问题，灌浆过程中需要良好的管控施工压力与灌浆液用量，此外还需要管控灌浆用时，通常情况下灌浆时间需要控制在15min-20min之间。

(3)效果监测

针对周边岩层的力学性能展开测验。①取芯率：伪顶开展灌浆加固操作前期，岩芯缝隙比较显著，缝隙的纹路鲜明，通常会在岩芯横断面位置裂开，因此取芯率偏低，大约为28%。灌浆加固工作完结后，岩芯缝隙中充斥着浆液，依据岩芯横切面能够进行分辨，而岩芯横切面中大多数的缝隙中含有浆液，待灌浆结束后取芯率能够达到48%。②力学性质：灌浆加固操作结束后，伪顶周边岩层各个深度的物理力学性能均有所提升。其中单轴抗压强度提升4MPa，大约提升了43%；抗拉强度由1.8MPa增长到2.38MPa，提升了30%；周边岩层粘聚力增长了7.66MPa，提升了约270%；内摩擦角增长了9°，提升了29%，静弹性模量提升了45%。依照有关文件可见，灌浆加固前期岩层相对松软无法良好的开展支护，待加固工序完成后岩层硬度提升，能够进行支护。巷道灌浆之后单轴抗压强度显著提升，岩层分类级别也随之提升。通过实验可见，灌浆加固完结后伪顶能够符合施工要求。

5.注浆效果

煤体强度增加。回采工作面中煤体硬度偏低，煤层相对松散，针对断层能够干扰的范畴展开灌浆加固，使得浆液能够良好的充斥到煤层的缝隙中，进而提升煤壁的性能。针对煤层进行加固后，工作面回采经过断层时没有出现煤壁片帮问题。

6.结束语

综上所述，在一些破碎回采巷道之中，或者是巷道的应力相对高，若是只应用一些较为传统的支护手段，很难满足复杂地质环境下巷道支护的要求，而且巷道维护工作也变得越来越困难。借助于注浆工艺以进一步的对巷道围岩结构加以加固处理，从而确保围岩结构的承载性能得以提升，可以显著的改善巷道围岩结构破碎状况，这是非常有效的围岩加固方法，其能够确保围岩的破碎状态得以有效改善，同时对于巷道维护更为有利。