軟巖支護在興山煤礦三水平深部區巖掘巷道的應用

趙平均

關鍵詞：開拓軟巖巷道；注漿泵；注漿錨桿；注漿材料

中圖分類號：X752文獻標識碼： A

一、礦井工程簡要概況；

龍煤鶴崗分公司興山煤礦三水平是興山煤礦現階段的主要生產水平，三水平東擴區和三水平深部區的延深工程是保障興山礦生產接續的健所在。興山礦礦界內地質構造比較復雜，經多年開采實踐證實興山煤礦屬鶴崗礦區地質條件最復雜的煤礦，中小斷層縱橫交錯，給井田開發、生產接續帶來很大困難，特別是進入深層開采，又受地應力的影響開拓軟巖巷道在使用原有的支護方式已不能滿足生產的需要。興山煤礦在施工三水平南二石門東部區探煤巷時施工50米變方位施工回風道，施工時過F47斷層，受斷層影響圍巖非常破碎，當時采用架棚支護，巷道施工完后出現兩幫來壓和底鼓的現象，然后采取注漿措施，但60天后兩幫仍然來壓。根據這種現象在施工。三水平南二石門東部區主運大巷時，根據掘進回風巷過程中遇F47號斷層，該斷層從已掘巷道中得知較厚,由于斷層帶圍巖極松軟、壓力大，施工期間易抽頂、片幫。該段巷道采用錨、網、索、梯子鋼、噴碹支護?？偣こ塘?00m，坡度＋5‰，128隊在施工該因該巷段處于動壓不穩定區，無法滿足該段支護技術要求，造成該段巷道掘送后壓力顯現，券皮脫落，壓力不均衡。為保證該段巷道服務年限，使巷道增加抗壓抗變形能力，滿足技術要求支護強度。根據地質條件及技術要求，為使圍巖和支護成為一穩定整體，決定對三水平南二石門東部區主運大巷場子推進50米后對斷層帶段（軟巖巷道）進行打眼注漿。場子推進250米施工完的巷道路沒有兩幫來壓和底鼓現象，注漿工藝為今后的軟巖巷道施工中防止幫底外鼓積累了經驗，拓寬了思路。

二、技術參數：

（一）、注漿設備和材料：

1、注漿設備：注漿泵選用BFZ-10/2.4型礦用注漿封孔泵,YT-29型氣動鑿巖機，BK56型礦用氣扳機，注漿管采用￠16mm的高壓膠管。注漿設備及材料、參數必須滿足安全技術質量要求。

2、注漿材料：注漿施工中所需材料主要有水泥、水玻璃、注漿錨桿等。

1）、水泥：采用425#普通硅酸鹽水泥，出廠日期超過三個月禁用;

2）、水玻璃：采用38玻鎂度水玻璃，模數n=3.2，比重為：1.35kg/升。

3）、注漿錨桿：為1寸無縫鋼管，它分為螺紋段（車1寸絲扣，長50mm）、注漿段（長2500mm、3500mm二種），在注漿段上鉆有交叉分布的￠10mm注漿孔。

（二）、注漿參數：

注漿參數主要包括：漿液配比、注漿孔深度、注漿壓力、漿液擴散距離、注漿孔間排距、角度。注漿參數選擇合理與否，對煤層加固的質量、巷道的穩定、工程成本等影響較大。選擇注漿參數主要依據工程地質情況和現場實際條件，對于深部注漿，可以按常規的方法確定注漿參數，對于淺部注漿，須根據現場實際確定注漿參數。

1、漿液配比：

1）、注漿采用單液漿，水泥和水體積比為1∶1～1∶0.4

2）、注漿錨桿封口注漿采用雙液漿：雙液漿中水泥漿的水泥和水體積比為1∶1，水玻璃與水泥漿的體積比為：0.75∶1

2、注漿孔深度:

1）、深部注漿孔孔深為3.5m，深部注漿時，原則上應能使外側的松動圈得到水泥漿的充分灌注固結，即注漿加固硬度增大。

2)、淺部注漿孔孔深為2.5m，注漿的目的是保證巷道支護質量不出現空幫空頂，使圍巖和架棚成為一體，整體穩定，同時保證巷道架棚受壓壓力均衡。

3、注漿壓力：深部注漿初壓為0.5~0.6MPa，終壓為1~1.2MPa；淺部注漿為防止漏漿，壓力只需保證漿液在空幫空頂正常流動，注漿初壓為0.2MPa，終壓為0.5MPa。

4、漿液擴散距離：漿液擴散距離可根據注漿施工現場漏漿情況推斷。并根據現場觀測情況優化注漿孔深和間排距。

5、注漿孔間排距：為方便注漿施工，深部注漿孔間排距取為：1000mm×2000mm，注漿孔每排11根布置，淺部注漿孔間排距取也為：1000mm×2000mm，注漿孔每排11根布置，它們之間交替部置（也就是說第一排為長注漿錨桿，第二排為為短注漿錨桿），間排距主要由漿液擴散距離確定，略小于漿液擴散距離，深部注漿孔和淺部注漿孔徑向平行布置。漏漿是最難處理的問題，注漿孔的間排距不宜太大，施工可根據實際情況調整參數。

6、注漿孔角度：從見頂板煤開始注漿一直注到能達到錨網噴支護為止，注漿錨桿與巷道的夾角為750～900

三、打注漿錨桿、安全技術質量要求

注漿參數主要包括：注漿孔深度、注漿壓力、漿液擴散半徑、注漿孔間排距、漿液注入量。

（1）、深部注漿孔深度為3500mm;淺部注漿孔深度為2500mm

（2）、注漿壓力深部為0.6MPa;注漿壓力淺部為0.2MPa；

（3）、漿液擴散半徑為1200mm；

（4）、注漿孔間排距為：1000×2000mm;

（5）、漿液注入量

用下列公式進行計算每個孔的注入量：

1、深孔注入量Q=λπRHηβ/ m

其中：λ－漿液損失系數:1.2~1.5;

π－園周率；

R－漿液擴散半徑:取1.2m;

H－注漿孔長:取3.5m;

η－煤的裂隙率:取5%;

β－漿液在裂隙內的有效充填系數:0.8~0.9;

m－結石率:0.9;

則Q =λπRHηβ/ m

=1.4×3.14×1.2×1.2×3.5×5%×0.9/0.9=1.11m 3/孔;

2、淺孔注入量Q=λπRHηβ/ m

其中：λ－漿液損失系數:1.2~1.5;

π－園周率；

R－漿液擴散半徑:取1.2m;

H－注漿孔長:取2.5m;

η－煤的裂隙率:取5%;

β－漿液在裂隙內的有效充填系數:0.8~0.9;

m－結石率:0.9;

則Q =λπR2Hηβ/ m

=1.4×3.14×1.2×1.2×2.5×5%×0.9/0.9=0.79 m 3/孔

四、打眼注漿施工工藝及過程

1、施工時，首先利用風動鑿巖機進行打眼，與頂板夾角750～900，釬子頭為徑42mm，然后根據孔深將適應的注漿錨桿直接插入孔內開始注漿，如圍巖松軟,打眼后塌孔, 注漿錨桿無法插入孔內,可利用風扳機將注漿錨桿帶入。

2、封孔：采用注雙液漿封孔。材料體積比為1：1：2（水泥：水：水玻璃），封孔步驟為：用粗鐵絲掏出注漿錨桿內的巖渣，插入短注漿槍，長度350mm，并固定好位置注入雙液漿封孔。

3、注漿：注漿采用單液漿，水泥和水體積比為1∶1～1∶0.4；

4、堵漏：如巷道漏漿嚴重，注漿方式采用雙液漿注漿，初段注漿時，甲液（水泥漿）體積配比和乙液（玻璃水）體積配比為1：0.5以后逐次由低變高達到最高濃度配比為1：1。

五、施工要點與檢查

1、各注漿孔的注漿順序采用自下向兩腮、頂的方法。淺部注漿時可根據漏漿情況調整水玻璃溶液的配比，當漏漿嚴重時，適當提高水玻璃的含量。

2、注漿加固的質量檢查可以通過注水實驗或鉆孔取煤來進行。一般條件下，前一種方法比較簡單易行。注水檢查法，是根據現場注漿記錄，選定注漿薄弱部位，在已注漿的孔附近打檢查孔注水，注不進水的檢查孔附近視為滿足了注漿的質量要求。注漿質量的優劣，根據各孔注水量多少來判斷，淺部注漿的質量還可根據打深部注漿孔的情況推斷，如果打深孔時依然出現卡千現象，說明淺部注漿效果不好。

六、注漿施工安全技術措施

1、打眼操作人員作業前，必須敲幫問頂找掉危巖，確定安全后方準作業；注漿操作人員作業前，要佩戴眼鏡、膠皮手套，注漿設備與連接裝置要經過測試，才能開始注漿。漿液配制要設專人計量，必需符合規定并按順序加料，把伴好的漿液放進儲貯漿桶待用，放漿口需設過濾網。

2、鉆完孔后要及時向孔內插入注漿錨桿，注漿錨桿安裝后保證暢通。

3、注漿時泵工要注意觀察壓力表的變化情況，按照設計規定準確掌握，并隨時聽取監護人員指示開停泵。要設專人觀察巷道內部有無異常情況，發現問題及時通知作業人員。

4、注漿過程中如跑漿，要及時用封堵材料封堵，大面積跑漿時，可停一段時間再注。

5、注漿達到規定壓力，再持續1－2分鐘，壓力表無變化或壓力繼續增長，即可停止注漿。一個孔未注完不得停止注漿，要保證漿液的連續性。

6、作業人員在施工前要先敲幫問頂檢查工作地點支護情況，發現問題必需處理好后再施工。

7、注漿人員注漿時，身體要避開孔口管正面，開啟放漿閥時，要在側面操作，防止噴漿傷人；梯子頂端作業，打注頂板眼時要系好安全帶。

8、注漿期間要確保壓力表完好，嚴禁無壓力表控制注漿。

9、注漿人員必須加強對注漿設備材料的愛護，加強保養和維修工作。

10、每孔按注漿量控制結束標準：深孔0.95 m 3/孔，淺孔0.63 m 3/孔。

11、做好鉆、注的記錄填寫工作。

12、注漿作業人員必須經礦四級培訓合格后方準入井作業。

13、注漿作業時必須有隊長現場指揮否則不得作業。