主巷底板注浆加固的工艺与应用分析

刘志国++秦锐旗

摘 要：文章结合-575主巷工程实例，深入分析注浆加固工艺在主巷底板中的应用要点与注意事项，希望能够为同类工程提供一定的借鉴与参照。

关键词：主巷底板 注浆加固 工艺 应用

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0087-01

我国占有极为丰富的煤炭资源，年产量位于世界之首。但煤矿开采的同时给生产安全所带来的挑战与影响都是不容忽视的。尤其是矿井进入深部开采以后，由于矿山压力大，巷道围岩变形量显著增大，使巷道维护变得异常困难。当在原岩内进行巷道开挖后，井巷周围一定范围内岩体的平衡应力遭到破坏，导致应力重新分布，引起井巷附近岩体产生变形、位移、甚至破坏，严重时可能引起垮落、片帮和底鼓等工程事故，给安全生产带来极大隐患。因此，研究深部巷道围岩变形维修方式，提出合理的巷道加固方案，对减少矿井生产成本，满足矿井安全生产需要，具有重大的现实意义。本文试针对该问题展开系统分析与探讨。

1 工程概况

-575主巷位于我矿-575大巷南段，由于巷道岩性较差，受地压影响，底板出现不同程度的地鼓现象，为了保证巷道长期使用的安全，由我单位对-575主巷进行底板注浆加固。本工程注浆加固作业的主要目的在于：注浆充填巷道底板内部的裂隙，提高底板的抗压强度，起到加固巷道底板目的。

2 方案选取

煤炭经济形式的下滑形势相当严峻，为了在煤矿开采作业的实施过程当中，最大限度的保障经济效益，就需要加大巷道支护形式的设计优化研究工作。既有的研究经验显示，巷道底鼓会对整个矿井生产的安全性产生极为不良的影响，及时解决底鼓问题对于确定矿井生产的安全与持续而言有重要价值。结合主巷底板实际情况，提出两种对主巷底板进行加固的方案：方案A为加底托梁加固方案，方案B为底板注浆加固方案。根据该巷道实际情况，选取最为合理的加固方案，对两种方案进行综合比选，具体情况如下：

方案A：加底托梁加固方案。加底托梁加固的主要工作原理为：一方面，能够将软弱底板岩层与其下部稳定岩层连接起来，抑制因软弱岩层扩容、膨胀引起的裂隙张开及新裂隙的产生，阻止软弱岩层向上鼓起；另一方面，能够通过此种加固方式，将多个岩层连接在一起，作为一个组合梁，起承受弯矩的作用。

方案B：底板注浆加固方案。注浆加固的主要工作原理为：在一定的压力作用之下，使浆液在注浆目的层原来被水占据的空隙或者是通道当中形成脱水反应、固结反应、或者是胶凝反应，同时促使结石体或者是胶凝体与围岩岩体结构联合，形成完整的阻水结构。对于本工程而言，以注浆加固措施对主巷底板进行加固处理的过程当中，优势体现在：能够显著提高隔水层的强度及其性能；能够降低工作面涌水量；能够兼顾对水文地质环境的保护以及工作面的安全开采。

方案比选如下：（1）从经济性角度上来说，由于方案B具有一套完整、合理的施工工序，大段高、大泵量、高压力，一次性完成对一个孔段的注浆工作，且注浆加固材料成本低廉，流动性佳、可注性佳，故而较方案A而言，更能够控制作业工期，降低成本；（2）从技术性角度上来说，方案B操作实施相对简单，质量控制难度低，工艺技术可行性高；而方案A受到了底板含水层的明显限制，过高的水头压力以及较薄的底板隔水层都可能致使本方案的降压效果不够理想，故而技术难度相对较大；（3）从安全性角度上来说，方案B采取地面注浆，施工空间较大，除提高了施工效率以外，还可保障施工安全，避免环境因素对施工作业产生不良影响，故而较方案A更能够与现场作业的安全性要求相契合。

综合从经济性、技术性、以及安全性这三个方面的综合比选，最终选择方案B，也就是底板注浆加固作为-575主巷底鼓问题的加固处理方案。

3 注浆加固应用要点分析

结合该地区的实际情况，整个主巷底板在进行注浆加固作业的过程当中，其基本的应用思路为：底板注浆施工时，注浆要求排距2 m，每排布置2个注浆孔，分别为巷道人行道帮向里800～1000 mm处布置一个，水沟帮向里1000～1200 mm处布置一个，角度垂直于底板，眼深8 m，注浆管2 m。注浆孔径75 mm，管径66 mm（2寸），末端M20丝扣长50 mm，采用注浆全长封孔。注浆压力要求：终压3 Mpa，水灰比0.6∶1或0.7∶1，每孔注浆压力上升至3 Mpa后再注不小于20 min。所有钻孔采用4 m、8 m分段注浆法。进而，采取灌浆法对孔口管进行固定处理，管外壁填充使用稠水泥浆作为基本材料。注浆加固前，先压清水5.0～10.0 min，在对孔口管进行试压处理的同时，对裂隙通道进行冲洗处理。同时，针对注浆过程当中可能产生的跑浆以及漏浆问题，使用水泥-水玻璃双液浆材料进行封堵（双液浆配置标准为1倍水泥浆配合0.3倍水玻璃）。

在主巷底板注浆加固处理过程当中，需要特别关注以下技术要点的落实：第一，施工前，地锚机立放处底板必须平整坚硬，地锚机立放必须平稳；钻机立放时要有不低于3人同时操作，立放完成后要求不低于2人负责看扶地锚机；地锚机立放后应及时采用防倒绳做好防倒措施，防倒绳绑扎牢固且固定点不少于2处，以防止地锚机倾倒；第二，钻进前先观察操作台上的压力表压力情况，动力头正反转压力应大于0.5 MPa；气缸往复运动压力应大于0.5 MPa；冲击器工作时压力应大于0.4 MPa。各种气体管线连接处不得有漏气现象，不得有异常声响和异常现象，否则应停机检查。

4 结语

在本次对主巷底板底鼓问题进行处理的过程当中，根据该巷道具体情况提出了两种解决的方案：其一为加底托梁加固方案；其二为底板注浆加固方案。两种方案通过综合比选，最终按照底板注浆加固方案予以实施。其优势不单单体现在满足安全生产方面，更能够降低加固操作的技术难度，合理控制矿井成本，故而综合效益表现突出，值得重视。

参考文献

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