岳城煤矿15号煤大巷注浆加固技术应用

2022-01-25李晋

机械管理开发 2021年11期

李晋

（山西晋能控股煤业集团沁秀公司岳城煤矿，山西晋城 048006）

引言

岳城煤矿按照生产衔接将开采15号煤层。巷道支护时，直接顶存在0.2 m左右的易风化软岩夹层，顶板围岩出现不同程度的离层现象，导致锚杆、锚索出现不同程度的失效。针对这种类型的顶板，必须要在充分了解顶板及围岩岩性的基础上，通过合理匹配支护构件，在顶板围岩中实现高预紧力的有效扩散，保持顶板结构的整体性，杜绝顶板在软岩夹层位置产生离层或其他扩容有害变形，达到科学支护的目的。

1 工程概况

岳城煤矿主采3号、15号煤层。15号煤东轨道大巷为15号煤运输大巷，巷道为矩形断面，净宽5.0 m、净高3.0 m，净断面积15 m2。巷道北侧铺设一趟24 kg轨道，南侧帮吊挂三趟管路（风水排），北侧帮吊挂一趟瓦斯管路。受顶板围岩和上覆3#煤层采动的综合影响，巷道出现了较大变形，主要表现为两帮收缩，和持续性底鼓现象，由于该巷道服务年限较长，其围岩稳定与否直接对整个矿井生产造成影响。因此有必要对该段巷道进行注浆加固，提高巷道服务年限。

2 注浆方案

考虑到该段巷道条件比较复杂，持续性围岩变形，仅通过注浆的方式加固围岩难以达到控制巷道变形的目的。因此，本方案共涉及三个方面：一是巷道喷浆；二是巷帮、底板注浆；三是巷帮锚索补强支护。巷道加固前必须处理巷道帮鼓、底鼓，达到巷道设计规格。本次喷浆、注浆、锚索补强区域从15号煤东轨道大巷消防材料库向西至一横川约260 m。

2.1 喷浆施工参数

15号煤大巷注浆加固前必须全段面进行喷浆加固，喷浆厚为100 mm，混凝土强度等级为C20，水泥为42.5号普通硅酸水泥。水泥、石子、砂的质量比为1∶2∶2，水泥、水、砂、石子、速凝剂的质量比为1∶0.45∶2.01∶2.01∶0.05重量比，速凝剂的参量为水泥的5%。

2.2 注浆钻孔施工参数

根据现场条件，注浆设计方案：采用AB料注浆，对巷道两帮和底板进行注浆加固，根据现场使用情况也可采用水泥浆灌注。分别在巷道两帮及底板施工注浆钻孔，布置形式如图1所示。

图1 巷道帮部钻孔剖面示意图（单位：mm）

巷道帮部注浆钻孔参数如表1：

表1 巷道帮部注浆钻孔施工参数表

底部加固采用“深孔锚索注浆”方式，其钻孔布置如图2：

图2 巷道底部钻孔平面布置示意图（未标单位：mm）

巷道帮部注浆钻孔参数如表2：

表2 巷道底板注浆钻孔施工参数表

巷道底板使用型号为SKP22-1/1720-9300锚索进行加固，配套24 kg轨道和钢筋托梁。现场施工时，对底板逐排打孔注浆，防止串浆。

2.3 帮部锚索补强

巷道两帮采用锚索补强+注浆方式，巷道帮部注浆施工前，巷道帮部施工锚索补强，帮部每排以3-0-3方式施工三根锚索，采用SKP22-1/1720-4300高强度锚索，排距2 000 mm，间距1 100 mm，上部锚索距顶400 mm，下部锚索距底500 mm，锚索安装角度与帮部垂直。

3 注浆工艺

3.1 注浆系统

注浆系统如图3所示：

图3 注浆系统连接示意图

如图，注浆系统采用两个QB260气动搅拌桶，分别加注联邦注浆双液材料A料和B料，系统注入清水后搅拌桶启动，搅拌后分别进入两个成浆桶，经2ZBQ50/19气动双液注浆泵加压后依次进入煤体混合，混合后A料、B料在3~10 min内快速凝结，在1~8 h内达到8~15 MPa，满足注浆加固工艺要求。

3.2 防漏浆技术

如果在注浆时发生漏浆，首先立即暂停注浆泵，调小节流阀，减缓注浆的速度，注浆泵暂停时间不宜大于3 min，随后每3 min再启动一次注浆泵，直到已注浆液能够有效封堵漏浆裂隙，且注浆强度满足施工要求。此外，由于注浆时注浆压力与浆液流速同步变化，为防止注浆过慢导致浆液沉淀、凝固或注浆过快不上浆，必须根据现场条件和浆液配比浓度严格控制注浆速度，避免浆缸筒、活塞密封件发生不必要磨损。

4 现场实施

本方案于2018年11月15号煤东轨大巷进行了效果试验，试验段为100~1 100 m，长度为1 000 m。采用十字布点法在巷道内安设2处表面位移测站，监测结果如图4、图5所示。

图5 2号测站监测曲线

由图4监测曲线可知：巷道顶底板注浆加固后，1#测站巷道顶底板移近量最大为140 mm，其中顶板围岩变化量为9 mm，底板鼓起量为131 mm；左右两帮最大变化量为141 mm。巷道顶底板注浆加固后，2号测站巷道顶底板移近量最大为170 mm，其中顶板围岩变化量为11 mm，底板鼓起量为159 mm；左右两帮最大变化量为132 mm，变化范围均符合巷道设计要求。