动压影响巷道超前注浆加固技术的应用

李冰哲

（山西晋煤集团沁秀公司岳城煤矿， 山西 晋城 048006）

引言

在维护巷道稳定的各种控制手段中，超前注浆等地质体改造的办法是维护巷道稳定的一种主动办法，由于注浆具有良好封闭性，成为控制巷道变形的关键手段。注浆是借助于外力把浆液注入到岩体中，产生充填、挤压、压密、固结、封堵作用，形成强度高、抗渗性好、稳定性强的密实结构体，从而达到改善岩体物理力学性质的目的。以岳城煤矿1306 工作面为例，回采前在动压影响复用巷道进行了超前注浆，围岩控制效果显著，具有一定的实践意义[1]。

1 现场概况

1306 工作面位于岳城矿东翼一盘区，标高450 m，地面位于向阳崖村以西，老坟腰村以南，小东山风井以北。井下位置及四邻采掘情况东为1305 工作面（已回采完），南为东四盘区西翼辅助运输巷、东四盘区西翼胶带巷（已掘），西为东区北翼辅助运输巷、东区北翼胶带大巷（已掘），北为1307 工作面（未掘）。目前1306 工作面已进入回采阶段。进风顺槽巷道、回风顺槽巷道受动压影响，多处顶底板围岩应力集中，存在不同程度的网包和底鼓现象，顶底板最大移近量达到617 mm，围岩变形严重，难以保证回采进度。因此非常有必要在工作面超前支护及变形剧烈段进行注浆，保证巷道围岩的整体塑性。

2 注浆方案

2.1 注浆孔布置

采用联邦加固Ⅱ号注浆加固材料。使用时加水搅拌，水灰质量比（0.8～1.0）∶1，根据围岩破碎程度和漏浆情况调整。注浆孔位置位于切眼后方15 m 左右，钻孔间距6 m，深度8 m，垂直于煤帮施工，孔径42 mm，上排钻孔距离顶板1.5 m，下排钻孔距离底板1.5 m，如图1。

图1 钻孔布置图

2.2 注浆设备

本次注浆使用ZBQ 型气动注浆泵，可以长时间堵转而无发热问题；供气压力0.4～0.6 MPa，注浆压力0～19 MPa，最大流量40 L/min；在泵随注浆压力变化而自动调节排浆量时，能自动保持两种浆液的配比不变；搅拌桶使用QB150 煤矿用气动式搅拌桶，适用于经常变换地点的注浆施工。

注浆管采用3 段2 m 长的4 分镀锌钢管连接，在端头0.2 m 处也缠上棉纱，锚杆出露煤壁0.1 m，如图2。

图2 注浆管示意图（单位：mm）

2.3 注浆工艺

1）设备布置：注浆前按要求把注浆设备放置在合适位置，先将风管打开，吹去其中残留水及杂物，然后将设备与阀门、高压管路连接牢固，用清水冲洗泵体及管路，检查设备是否运转正常。

2）浆液配置：现场采用浆液搅拌桶搅拌配制，每次搅拌3 袋料，先按0.8∶1 的水灰质量比将60 kg清水加入拌料桶内，再加入联邦加固Ⅱ号注浆材料，混合搅拌均匀[2]。

3）注浆工序：当上述步骤都准备就绪时，可以开始注浆。先从小到大的顺序缓慢打开注浆泵的供风阀门进行注浆。两种浆液分别由吸浆管A、B 吸入，经注浆泵水泥缸，进入出浆管，再经过混合器混合，在泵压力作用下通过注浆锚杆进行注浆。见图3。

图3 注浆设备系统示意图

4）注浆参数：正常注浆水灰质量比0.8～1.0，漏浆严重时可适当降低水灰质量比，最低控制在0.7∶1。注浆封孔水灰质量比为0.7∶1，注浆压力保持在4～7 MPa。

3 现场效果

3.1 钻孔窥视

在工作面超前支护外未注浆区域布置1 号钻孔，在超前支护注浆处同等位置布置2 号钻孔，分别对两钻孔0.4 m、4 m 处进行钻孔窥视，得其窥视结果如图4、图5 所示。

图4 1 号窥视钻孔窥视结果

图5 2 号窥视钻孔窥视结果

由图4、图5 可知：1 号钻孔在距离孔口0.4 m范围内出现两条细小裂隙，之后未发现裂隙，4 m 处存在多处裂隙且间隔较大；2 号钻孔在距离孔口0.4 m位置发现第一条裂隙，被浆液充满，4 m 位置发现第二条裂隙，被浆液充满。说明超前工作面注浆后，已注浆区域裂隙基本被浆液有效填充，围岩整体良好；未注浆区域在注浆区域影响下裂隙不再发育，保持了围岩的整体塑性，注浆效果较好[3]。

3.2 变形观测

在工作面后方70 m、50 m、20 m 和工作面正前布置测点，对巷道变形速度和顶底板移近量进行分析：

1）工作面后方70 m 以后，两帮变形速度小于5 mm/d，顶底板移近速度小于8 mm/d，在工作面后方约130 m 以后趋于稳定，工作面后方60～135 m 两帮累计移近量47 mm，顶底板累计移近量83 mm。

2）工作面后方50 m 以后，两帮变形速度小于12 mm/d，顶底板移近速度小于12 mm/d，在工作面后方约100 m 以后趋于稳定，工作面后方40.8～108 m两帮累计移近量135 mm，顶底板累计移近量145 mm。

3）工作面后方20 m 以后，两帮变形速度小于10 mm/d，顶底板移近速度小于12 mm/d，在工作面后方约90 m 变形速度减小到2 mm/d 以下，工作面后方14.4～88 m 两帮累计移近量184.8 mm，顶底板累计移近量235 mm。

4）工作面前方10 m 左右巷道变形速度最大，两帮可达35 mm/d，顶底板可达25 mm/d；两帮变形速度工作面推过后迅速减小，30 m 以后两帮变形速度小于5 mm/d，而顶底板移近速度在工作面推过25 m后仍然维持在较高水平，直到工作面后方30 m 后，迅速减小到5 mm/d 以下，工作面前方15.6 m 到工作面后方48 m，两帮累计移近量291 mm，顶底板累计移近量524 mm。

4 结论

超前工作面注浆后，已注浆区域裂隙基本被浆液有效填充，未注浆区域在注浆区域影响下裂隙不再发育，保持了围岩的整体塑性；从工作面前方20 m到工作面后方70 m，工作面超前支护至动压影响100 m 范围内，两帮平均移近量294 mm，顶底板平均移近量394 mm，工作面前方10 m 到工作面后方30 m为变形速度最大区域，应重点加强该段区域的围岩控制。