巷道围岩注浆加固技术在深部巷道修复施工中的应用

巷道围岩注浆加固技术在深部巷道修复施工中的应用

李宪成

黑龙江龙媒矿业集团股份有限公司鹤岗分公司富力煤矿一开拓区黑龙江鹤岗154103

摘要：富力煤矿是龙煤集团鹤岗分公司下属煤矿，1958年建矿，1961年投产，开采历史长，现已开拓延伸至-760标高。随着矿井的延伸，矿山压力明显增大，已施工巷道出现明显变形，断面缩小、底板鼓起，严重影响巷道的安全生产使用。为提高巷道围岩自身的承载能力，对修复后的巷道及时采用围岩注浆加固技术，使破碎岩石凝固成一个整体，增加整体强度，减少变形。

关键词：富力煤矿；巷道修复；支撑应力；围岩注浆加固

一、工程概况

富力煤矿-530~-480四段钢带机井筒位于我矿深部，巷道处于高应力集中区，变形严重，经多次扩断面修复仍不能满足工程需要。该巷道总工程量125米，巷道围岩破碎，施工前巷道变形严重，局部地点只有3.5×3.1米断面，经扩断面修复后断面达到5.2×3.4米。修复后的巷道及时注浆加固。

二、注浆技术工艺原理

加固注浆的主要工艺原理是通过人工钻孔，将注浆浆液注入围岩中，靠注浆压力使浆液沿围岩的裂隙扩散，使巷道围岩形成一个加固带，即注浆帷幕，从而提高巷道的整体性、增强围岩强度的一种技术。

三、施工工艺及技术要求

（一）注浆孔设计：

（1）、两帮和顶板注浆孔在巷道轮廓线上均匀布置，方向与巷道壁垂直成90°夹角。每排7个，开孔间距1.5m，排距2.5m，孔深4m，孔径60mm。

（2）、底板注浆孔布置在皮带两侧，排距2.5m，孔深2.0m，孔径44mm。方向与巷道底板成60°夹角。底板注浆前施工止浆垫，灌浆地槽净规格0.5m宽，0.4m深（若底板松散岩石较厚，地槽深度要拉到硬底），4.5m长，用浆液施工止浆垫，向灌浆地槽内灌入0.3m高。底板注浆结束后用岩石将止浆垫填平。注浆孔间、排距允许偏差±100mm，外露长度不大于100mm。

（3）、岩石松软区域适当加密注浆孔排距，排距调整2.0m。

（4）、注浆孔施工使用YT29型气腿式凿岩机，使用Φ60mm钎头、44mm钎头。

（5）、巷道注浆断面注头规格：Φ50mm×1500mm

Φ40mm×1500mm

注头尺寸示意图见图1

图1注头尺寸示意图

（6）、全过程施工必须使用注浆记录仪，当注浆压力达到2Mpa，流量≤1L/min时，连续记录四次，即可停止注浆。

（二）注浆材料配比设计：

（1）、水灰比：0.55：1（灰为水泥和灌浆剂的总和，灌浆剂占水泥的8.6％）

（2）、水泥：Po42.5普通硅酸盐水泥

（3）、以50kg水泥为例计算：

①灌浆剂用量：50kg×8.6％=4.3kg

②水的用量：54.3kg×0.55=30kg

（4）、配置好的水泥浆具有强度高、零缩水、微膨胀等优点，能有效填充裂隙、将破碎岩石包裹成一个整体，从而形成坚固的巷道抗压圈。

（三）工艺流程：

（1）、打注浆孔——安装/固定注浆管——用麻包扎管头注浆螺纹/堵头临时封孔——封口——连接注浆设备及管路——注浆。

（2）、制作浆液：按比例先将灌浆剂及水泥加入清水中，进行高速搅拌5分钟，混合搅拌均匀，注浆时持续使用低速搅拌，防止浆液沉淀。

（3）、钻孔内的岩粉应吹掏干净后，再安放注浆管固定牢靠，用麻包好注浆头部分螺纹，然后安装巷道拱顶及两肩处注浆管，在插好注浆管后，堵漏剂封严，防止糊孔堵塞。

（4）、每一排注浆要先对奇数孔注浆，再对偶数孔注浆，浆液初凝时间为1h40min，待浆液初凝后方可注下一排。

四、注浆过程中需注意的问题

（1）、注浆压力的控制

注浆时，一般将压力控制在1.5MPa以内，达到2MPa时要及时停止注浆，确保注浆压力能够满足加固的要求即可，如果注浆压力过大，反而会适得其反，会导致原有岩层劈裂，加大围岩裂隙，从而影响到加固的效果。。

（2）、注浆流量的控制

注浆时不仅要控制注浆的压力，同时也要控制注浆的流量，最好将流量控制在20-30L/min，流量过大，浆液沿巷道围岩裂隙至松动圈以外部位，甚至更远，效果不经济。对于吃浆量大的孔可采用间歇注浆方式控制。

（3）、注浆孔施工质量把控

在钻孔时，务必要使用专业的设备进行钻孔，做好现场的监管工作，避免孔径倾斜，或者孔深不够。

（4）、注浆后效果检验

施工过程中要经常检验注浆效果，不断总结经验、不断改进施工工艺、不断优化设计方案，以达到即保证施工质量又经济的目的。注浆效果的检验可通过以下途径：（1）日常巡查，每日注浆前检查巷道已注浆段外观是否有碹皮开裂、底板鼓起等现象；（2）安设顶板离层仪，定期检查离层仪是否有变化；（3）施工取芯钻孔，检查取芯岩柱完整性，水泥浆是否已将破碎岩石包裹。

五、结束语

-530~-480四段钢带机井筒通过巷道围岩注浆加固使破碎围岩形成一个整体，提高了巷道的整体性及承载力。巷道状态良好，无变形，达到了预期效果。注浆加固技术应用到巷道修复中，尤其是大断面、大跨度巷道、特殊地质构造带、深部高应力区、围岩破碎的软岩巷道效果显著，能有效解决多次反复修复问题，破解了多年来制约富力煤矿巷道修复施工中的技术难题。注浆加固技术工艺与传统修复支护工艺比较，具有成本低、修复加固效果好、巷道服务年限长、施工安全易操作等优点。该技术不仅可以用于老旧巷道的修复，还可以用于新掘巷道的超前预注浆、淋水巷道的封水、堵水等工程，应用范围广、经济效果显著。

作者简介：

李宪成（出生：1971年），男，黑龙江省鹤岗市人，工程师，2009年毕业于黑龙江科技学院，现从事煤矿技术工作。