叠加应力软煤巷道底板注浆加固应用

赵艳军

（山西晋煤集团沁秀公司岳城煤矿，山西 晋城 048006）

1 现场概况

岳城煤矿15 号煤东轨道大巷、15 号煤东胶带大巷、15 号煤东回风大巷是15 号煤三条永久大巷，顶板为近10 m 厚的坚硬灰岩，悬顶面积较大。受上覆3 号煤的残留煤柱及采动影响，造成该区域顶板围岩应力集中并互相叠加，巷道顶底板围岩破碎程度较大，严重段底鼓量达到1 200 mm，两帮收缩800 mm，严重影响了巷道和巷道内部管路的使用安全。为了控制巷道剧烈变形的趋势，减少巷道翻修次数，岳城煤矿采用联邦加固Ⅰ号作为加固材料，结合目前岳城煤矿15 号煤盘区大巷巷道变形破坏情况，初步确定加固巷道总长度约为980 m，巷道布置见图1。

图1 巷道布置图

2 注浆方案

2.1 两帮加固方案

两帮注浆加固采用注浆锚杆和注浆锚索，如图2 所示[1]：在巷帮施工两排钻孔，上下两排钻孔距离顶底板为0.8 m，钻孔垂直间距1 m，水平排距6 m，与原巷帮支护锚杆距离较近时，可根据现场巷帮完整情况灵活调整。注浆3 d 时，在钻孔平行位置施工补强锚索，间距2 m。

2.2 底板锚注方案

15 号煤东轨道大巷、15 号煤东胶带大巷巷道底板破坏严重，巷修前首先对底板进行浅孔注浆[2]，其锚注方案如图3 所示。

图2 注浆钻孔和补强锚索布置图

图3 十五号煤东轨道大巷/东胶带大巷底板注浆锚杆、锚索布置平面图（单位：mm）

2.2.1 底板注浆锚杆设计

在15 号煤东轨道大巷、15 号煤东胶带大巷底板注浆钻孔，每排3 根注浆锚杆，排距1 500 mm，采用气动锚杆钻机施工，钻孔直径Φ42 mm，深度2 000 mm，垂直底板施工。注浆锚杆为中空锚杆，型号为Φ25 mm×5 mm，前端1 000 mm 为封孔段，后部1 000 mm 为射浆孔段。每一排锚杆注浆完毕后，采用Φ16 mm钢筋托梁连接，然后上托盘和螺母。

此外，为了使锚杆出漏部分不影响巷道行人和运输，需要在每一排锚杆施工区域，首先对巷道切槽，切槽宽度150 mm，深度200 mm，注浆完成后进行切槽回填掩盖，注浆方式同两帮注浆。

2.2.2 底板注浆锚索设计

在15 号煤东轨道大巷、15 号煤东胶带大巷底板布置注浆锚索，每排3 根锚索，排距3 000 mm，采用ZQJJ-200/1.8 气动架柱式钻机打孔，钻头直径Φ76 mm，钻孔深度8 000 mm，垂直底板施工。注浆锚索采用8 m 中空注浆锚索，每排锚索采用14 号槽钢或废旧钢轨做底梁，底梁上穿三个锚索孔。

此外，为了使锚杆出漏部分不影响巷道行人和运输，需要在每一排锚索施工区域，首先对巷道切槽，切槽宽度300 mm，深度200 mm，注浆完成后进行切槽回填掩盖。

钻孔施工完毕后，插入中空注浆锚索，插入灌浆管，向孔底灌注5 L 浆液，锚固长度4 000 mm，采用联邦加固双液浆，水灰质量比0.6∶1，灌注24 h 后即可进行张拉，张拉预紧力不低于100 kN[3]。在锚索锚固好以后，张拉之前，应进行封孔，在封孔时首先人工向锚索孔内塞棉纱，长度约1.0 m，可以采用直径比锚索略大的钢管套在锚索上，向内塞填棉纱。其布置情况如图4 所示。

图4 底板注浆锚索布置剖面图（单位：mm）

3 现场效果及结论

3.1 注浆效果考察

该项目于2020 年1 月至2020 年8 月在岳城矿15 号煤东轨道大巷进行了工业性实验，共布置652个注浆钻孔。最大单孔注干料5 t，浆料9 t；平均每孔注干料约0.75 t，浆料约1.35 t；平均每米注浆干料约0.5 t，浆料约0.9 t；从现场煤壁漏出浆液看，浆液漏出后30 min 以内硬化，在煤帮上形成类似喷层的效果，结构紧密，硬度较大，洒落到地面上的浆液与散煤结合紧密；使用注浆锚杆（索）实现了锚注合一，全长锚固，简化了传统注浆+锚杆（索）补强的施工工序，施工1～3 d 后进行预紧，预紧力不低于150 kN。

3.2 矿压观测

在注浆后的巷道内布置表面位移观测点6 个，其中15 号煤东轨道大巷布置1～3 号共计3 个测点，15 号煤东胶带大巷布置4～6 号共计3 个测点，测得两帮移近量及底鼓量数据如表1。

表1 表面位移变形量统计表

由上表数据可知，15 号煤东轨道大巷注浆加固完成后，巷道两帮最大移近量69 mm，底鼓量最大为157 mm；15 号煤东胶带大巷巷注浆加固完成后，两帮移近量最大49 mm，底鼓量最大为41 mm，说明注浆对静压巷道的加固效果更好，使用联邦加固Ⅰ号注浆加固材料和注浆锚杆（索）有效地控制了底鼓，较快速度改善了围岩锚固特性。