破碎煤岩巷道锚注加固的施工方法

康书亭

（山西阳泉固庄煤矿，山西 阳泉 045060）

15704回风巷为大断面全煤锚网支护巷道，因受构造应力和采动影响，巷道煤岩破坏松动圈直径达7 m。采用锚注加固法加固巷道，钻机按设计深度7.5 m打注浆孔，退出钻杆后，出现“塌孔”现象，导致注浆管安装困难；注浆过程中，发生煤壁胀裂片帮、跑（漏）浆、注浆压力突然骤降等危险异常情况；巷道严重收缩变形，扩巷施工不安全。针对以上情况，本工程采取了以下施工方案：

1 注浆加固施工方案

1.1 注浆施工参数和注浆孔布置

注浆孔深度7.5 m，孔径φ30 mm，注浆压力2～4 MPa，单孔注浆量90 kg/孔。施工中如遇地质条件发生较大变化时，要根据煤岩破坏及支护情况及时调整注浆压力和注浆量，以防止煤壁胀裂片帮。

图1 顶板注浆孔平面布置图

图2 帮注浆孔平面布置图

图3 注浆孔布置断面图

1.2 工程量及施工计划

注浆总工程量110 m，分成11分段，每分段10 m，每天一个班，每班工作8 h，每班完成一个10 m分段的所有注浆加固工作。由外向里逐段推进，分段、逐段推进的目的是为了确保施工安全。

1.3 注浆材料和设备

注浆材料为GN-1型固特珑化学浆液，由体积相等的A、B两种有机高分子原料组成，采用ZBQ-5/12型气动高压双液化学注浆泵，与注浆设备配套的进风管路为Φ25 mm，高压风管20 m，出浆管规格为Φ10 mm，长度为10 m、5 m、2 m的各若干根。

1.4 注浆施工工序

标定孔位置—打注浆孔—安装注浆管—封堵注浆钻孔口—注浆系统与注浆管连接—注浆—清洗注浆系统—拆除注浆系统与注浆管。

按注浆孔布置图，用红油漆标定一个施工作业循环范围内的所有注浆孔位置并编号，打完本孔，随之安装注浆管并封堵该钻孔口，尽量缩短时间，以防“塌孔”给安装注浆管和封孔造成困难。如此完成一个分段内的所有孔后，才可连接注浆，注完一个孔，换连另一个孔，直至注完整个分段，最后清洗注浆系统，并拆除注浆系统与注浆管。

1.5 打孔和注浆方式

采用二次打孔及二次注浆方式，即先打4m浅孔，完成一个10 m分段的所有孔，随后注浆完成这个10 m分段，拔出注浆管，在原孔位置打至7.5 m的设计孔深，再次完成这个分段内的打孔和注浆工作。

先打4 m浅孔，注浆加固浅部破碎煤岩，浆液也可扩散到孔底深部，加固深度超过4 m的孔深，可解决“塌孔”造成的安装注浆管困难问题。

1.6 封孔方式

采用袋式封孔法是将布袋内充入固特珑化学浆液，浆液化学反应后硬化膨胀，封堵注浆钻孔孔口。封孔的作用是使注浆孔内形成密闭空间，浆液才能在注浆泵压力的作用下，以孔为中心，向孔周围的煤岩空隙中扩散，见图4。

图4 袋式封孔法示意图

1.7 打孔和注浆顺序

采用隔孔打孔—注浆顺序，即在一个10 m分段内，是先按1-1、3-3……顺序“打—注”单号孔，然后按2-2、4-4……顺序“打—注”双号孔。顶板孔和两帮孔，按统一起点和顺序编号，浅孔和深孔二次打孔—注浆，均按此顺序注浆，见图5。

图5 打孔—注浆顺序标号图

其优点是，“打—注”完单号孔后，双号孔邻孔已注浆加固，浆扩散到本孔破碎的煤岩附近，本孔也可得到加固，再次解决“塌孔”问题，有利于打双号孔，同时双号孔周围空间得到封闭，可防止浆液“窜孔”和“跑液”，注浆效果好。

2 锚固加固施工方案

2.1 锚固加固施工内容及要求

（1）施工内容。修复坚固原有损坏失效的支护、扩巷部位，按原设计补锚网支护、按锚固加固设计补强支护。

（2）施工要求。更换破损附件，紧固松动的螺母和锚具，使预紧力达到设计值，做锚固力检验，重新补打失效和锚固力达不到设计值的锚索锚杆；巷道收缩部位，应扩巷，使断面尺寸和支护强度达到设计值。扩巷施工坚持“尽量少破坏已有支护，不破坏区段煤柱，不破坏巷道顶板，减小施工扰动”的原则，采用风镐破煤，不用炸药爆破，起底使巷道高度达到设计值，仅扩工作面侧帮，使巷道净宽达到设计值。

2.2 锚固加固施工步骤

（1）注浆加固完工后，对加固区巷道断面和支护进行全面检查，标定损坏失效的支护、巷道断面收缩严重和需要扩巷的部位。

（2）按标定部位和施工要求由外向里，先修复巷道支护，然后按锚固加固设计补强支护（扩巷部位先不补强支护，仅修复支护），最后扩巷，扩巷部位按原设计补锚网支护，按锚固加固设计补强支护。

3 锚注加固施工安全技术措施

3.1 注浆加固施工安全技术措施

（1）注浆加固施工，必须由外向里逐段进行。

（2）施工前，要敲帮问顶，排除顶、帮浮矸危岩，并支设带帽单体液压支柱，临时加固施工地点巷道，确认安全后，方可施工。

（3）整个注浆系统高压端的联接件必须牢固。操作封孔器时不能正面面对，必须在注浆管内脉冲压力释放后，才能开启注浆阀门。

（4）与注浆无关人员及注浆前方观察人员，必须在注浆区域10 m以外远距离观察，并佩戴好相应的防护用品，随时与司泵人员取得联系。

（5）司泵工必须始终严密注视泵压，关注泵况，并随时与前方观察人员联系，一旦发现煤壁松动、跑（漏）浆、注浆压力突然骤降等异常情况，应立即停止注浆，在查明原因，采取措施后方可恢复注浆施工。

（6）配浆人员应保持浆液不吸空，随时观察泵的吸浆情况，保持两浆液的配比适中。

（7）进行打眼、埋管、封孔、连管等作业时，应预先检查周围的安全状况，尤其是迎头顶板维护情况，不得违章作业。

（8）注浆完毕后，应立即用清水或机油清洗管路，并将泵、管路等归整、码放整齐。

3.2 锚固加固施工安全技术措施

（1）施工人员必须站在稳定、可靠，有永久支护、临时支护的地点，严禁空顶作业。

（2）待变形破坏区巷道注浆凝固稳定后，方可由外向里进行锚固加固施工。

（3）对巷道变形破坏严重的地点，若注浆加固后断面不能满足设计要求，而采取起底和扩工作面侧帮的方法扩巷时，扩巷前，应支设带帽单体液压支柱作为临时支护，以加固施工地点。

（4）所有失效的锚索锚杆，必须在其旁重新补打。

4 结论

破碎煤岩巷道锚注加固施工方案和安全技术措施有效地解决了深部破碎煤岩“塌孔”问题，保证了施工安全和锚固加固施工质量，取得了良好的技术效果。