六盘区煤层大巷注浆加固技术应用

韩吉祥

（晋能控股煤业集团长平公司，山西 晋城 048006）

1 工程概况

长平矿六盘区位于井田的西南部区域，主采3#煤层平均厚度为5.3 m，盘区内有3 座村庄。六盘区存在大小不均匀的陷落柱34 个，其中，最小长轴约60 m，最大长轴约280 m。六盘区内断层共有19 个，落差5～15 m 不等，六盘区小型断层及裂隙更加发育，区内赋存贯穿六盘区近南北走向的4 个大型褶皱。

长平矿六盘区大巷包括第一回风巷、第二回风巷、胶带巷、主运巷、辅运巷，其位置分布图如图1。各巷道为矩形断面，其净宽为5.8 m，净高为2.89 m，净断面积16.762 m2。3#煤层存在强度低，节理、裂隙发育，沿煤层顶底板掘进的大巷断面较大，矿山压力显现，变形位移量大等问题。为了不对生产造成影响，保持围岩的稳定性，对六盘区大巷采用了“巷道喷浆+巷帮顶板注浆+两帮锚索补强”的综合加固支护方案[1-3]，以达到重塑巷道围岩完整性的目的，加强围岩承载能力[4-5]。

图1 长平矿六盘区大巷喷浆注浆区域示意图（m）

2 注浆方案

由于六盘区大巷巷道条件比较复杂，易慢性或持续性围岩变形，如果只通过简单的注浆方式对围岩进行加固，难以达到控制巷道变形的目的。

图2 为六盘区大巷断面支护布置及参数示意图。

图2 六盘区大巷断面支护布置及参数示意图（mm）

综上分析，六盘区大巷的注浆加固方案采用巷道喷浆+巷帮顶板注浆+巷帮锚索补强支护。对六盘区第一回风巷（胶轮巷以东至回风井）进行喷浆、注浆加固、锚索补强区域施工长度476 m，对六盘区第二回风巷（胶轮巷以东至回风井）进行喷浆、注浆加固、锚索补强区域施工长度476 m，对六盘区主运巷（胶轮巷以东至六盘区胶带机巷口）进行喷浆、注浆加固、锚索补强区域施工长度220 m，对六盘区辅运巷进行喷浆、注浆加固及锚索补强区域施工长度456 m。

2.1 注浆施工技术要求

六盘区大巷注浆加固前，进行全断面喷浆加固。注浆材料采用P·O42.5 级硅酸盐水泥及水玻璃混合注浆加固喷射混凝土，石子为5～10 mm，砂为中粗黄砂。现场采用浆液搅拌桶搅拌配制，先按水:水泥=1:0.6～1:1 的比例将清水加入拌料桶内，再按比例加入水泥，水泥要去除杂质，放在搅拌容器内混合搅拌均匀，然后开始注浆。水泥浆和水玻璃的体积比1:0.4～1:1，具体配比可在施工过程中根据巷道的漏浆情况进行调节。

2.2 注浆孔及注浆管布置参数

注浆管采用Ф22 mm 无缝钢管制作，每根长度2 m，注浆封孔深度为600～1000 mm。注浆钻孔初注注浆孔6 m，孔径42 mm，采用3 节2 m 钢管制作；复注注浆孔深8 m，孔径42 mm，采用4 节2 m 钢管制作并用连接套连接。在打孔期间，可根据现场的特殊情况，对眼位和深度进行调整。

当巷道高度高于4 m 时，注浆管的间排距：初注孔上部孔距顶1100 mm，间距1700 mm，下部孔距底板不大于1300 mm，排距4000 mm 施工注浆孔；复注孔要求上部孔距顶1100 mm，间距1700 mm，下部孔距底板不大于1300 mm，距初注孔2000 mm，开始施工复注孔，复注孔之间排距4000 mm施工注浆孔。由于巷道高低不一，根据现场实际情况，对注浆孔数量及间排距可进行适当调整，注浆孔的偏差为±200 mm。如图3。

图3 六盘区大巷注浆孔施工布置图（mm）

3 施工关键技术及工艺

巷道施工作业方式为：喷浆时，利用喷浆机对裸露巷道进行喷浆施工，采用手持风动钻打注浆孔，双液注浆泵注浆；采用“三八”制作业，以班为单位，每班多个循环。其喷射砼施工工艺和注浆施工工艺流程图如图4、图5。

图4 六盘区大巷喷射砼施工工艺流程图

图5 六盘区大巷注浆施工工艺流程图

施工注浆孔前，要将孔口的网剪断或扩大，防止在钻孔过程中，钻杆将网卷住造成伤人事故。施工注浆孔时，采用防突钻机或煤帮钻钻孔施工，钻孔位置满足设计要求，孔口位置偏差不超过200 mm，角度偏差不大于3°，孔深不得小于设计深度。成孔后应清洗干净，并做好钻孔检查记录。打孔为注浆服务，不得一次性将同断面注浆孔全部打出，应本着先下后上、分段施工的原则打孔。注浆孔成孔间距不得小于20 m，最大限度地减小漏浆量。安装注浆管时，将注浆管插入孔内，注浆管外露不超过50 mm。封孔采用麻绳缠绕在钢管上，缠好后在水里将麻绳沾湿，以使麻绳能在孔内迅速膨胀；同时，在孔口段钢管上缠绕棉纱，蘸上注浆料，将孔口棉纱背紧背实，再利用长条工具将孔口棉纱捣实。

施工时，注浆质量检测采用对比法进行，即在拟加固段加固前、后分别进行测试，评价注浆效果。为保证检测的可操作性，采用井下原位测试与取芯相结合的检测手段进行评估。

注浆前后对拟加固岩体锚杆或锚索锚固力进行测试，验证对比。注浆前岩体锚固力达不到设计要求的，注浆后应能保证锚索锚固力达到设计要求。取样数量，每加固段或者采用现场施工锚索进行拉拔试验。注浆前后对围岩进行结构窥视，对围岩裂隙进行对比，取样间隔为每200 m 选取3 个点进行，或根据现场围岩破碎情况选取。注浆结束后，要安排在注浆区段进行取芯，根据取芯情况来分析注浆料在围岩裂隙中的分布和充填情况，验证注浆加固的效果，作为下次注浆各项参数调整的依据。

4 应用效果

本方案在六盘区大巷局部区域进行了效果试验，试验段长度为200 m，在试验时采用十字布点法在巷道内安设2 处表面位移测仪，对巷道表面位移进行监测。监测结果表明：采用“巷道喷浆+巷帮顶板注浆+两帮锚索补强”的综合加固支护方案后，2 处位移监测仪监测到的巷道顶部最大移近量为159 mm，两帮移近量最大为131 mm，重塑了巷道围岩的稳定性，提升了巷道围岩自身承载能力，解决了巷道变形的问题。