復注支護技術在復合軟弱巖層巷道的應用

文/邰俊卿

目前，平頂山天安煤業股份有限責任公司十一礦的最大開采深度已超過800m，巷道埋深大，在復雜地應力反復作用下，巷道圍巖強度低，特別是泥巖受水侵蝕后易軟化、流變、膨脹，給巷道支護帶來極大困難，傳統的支護方式均不能使巷道保持長久穩定，不僅影響巷道施工的速度，還極大地提高了支護成本，并嚴重影響礦井的安全生產。十一礦不斷探索、創新支護技術，在丁二采區-593石門復合軟弱巖層巷道中成功應用了復注支護技術，取得了較好效果。

一、地質狀況

十一礦丁二采區-593石門巷道實際埋深已達800m以上，屬于我國大埋深礦井的規范范圍，并有較大構造殘余應力的影響，張莊逆斷層（H=50M）斜穿整個-593石門大部，鍋底山正斷層的延展也波及到-593石門。石門所處的煤層頂底板是層厚大、堅硬的砂巖和砂質互層，具有典型的關鍵層特征，關鍵層上下應力不均勻，在巷道做出來后應力劇烈釋放的影響大。-593石門大部分圍巖屬復合頂板，在其作用下巷道圍巖支護承受的應力復雜多變。由于-593石門巷道布置過于集中，還具有孤島應力復雜性。

二、支護機理

1.以雙層噴漿保證對圍巖實現有效密貼粘結在巖面和初始的支護抗力。

2.以鋼絲繩為脛骨的柔性結構，解決噴層支護的整體性、柔韌性、可靠性，達到巷道支護可移變、可提高的關鍵作用。

3.注漿實施復注支護，既彌補一次注漿粘結效果，又達到有環行壓力緩釋疊加壓力的圍巖支護帶。

三、施工工藝和有關參數

1.支護工藝和支護工法

支護工藝：挑刷到設計要求的巷道毛斷面→第一噴層→普通錨桿→掛繩→第二噴層→打注漿錨桿→第一注漿層→監測監控資料分析→確定二次注漿的方案→必要的噴層處理→第二次長注漿錨桿→第二注漿。

支護工法：短段挑刷→及時封閉圍巖→噴漿→在第一次噴層下打戴帽點柱→在戴帽點柱打錨桿→壓鋼絲繩要繃緊并緊密貼合巖面實現高度強柔性結構噴層→施工第二噴層；確保達到安全施工。

（1）第一層噴漿層支護粘結力，要確保達到注漿壓力控制的要求2～3㎏∕cm2，以保證第一次注漿效果。

（2）為保證第一噴層的密貼效果，要求巖面浮塵一定要沖刷干凈；噴漿質量要保證，漿液配比要認真，噴漿手要把握好噴時的噴漿要領，噴漿厚度要均勻；必須在認真掛好鋼絲繩的基礎上，才能進行第2噴層的噴漿工作；噴漿層的底角要保證在地板下100～200mm以上，有臨時水溝，臨時水溝封底，以確保注漿質量。

（3）兩次注漿層間隔時間為60天，但移變周期變化快，要以監測數據，幫部、頂移進量達到30～50mm 時，底部移變量達到 100～150mm，就要確定為二次注漿層時間。

（4）第二次注漿壓力要大于一次注漿漿液壓力，控制在 3～4㎏∕cm2。

（5）漿液水灰配比設計在 1∶0.8～1.1 之間；漿液濃度略小于一次注漿漿液濃度，但粘度要加強；主要是加大注漿漿液壓力，既可保證圍巖密而小裂隙和解面得到漿液的粘貼，又使用注漿漿液的壓力提高。

（6）監測內容主要有：巷道施工開始發生變形破壞時間、移變量、速度。在10天以內有明顯變形（變形量在30～50mm以上），都應定為變形速度快的圍巖。10天之內無明顯變化（變形量在0～5mm以內），可認為是變化速度較穩定圍巖。

2.第一層次普通錨桿噴漿層的支護參數

（1）錨桿。 錨桿長度為 1800～2000mm，Φ22mm，間排距為700×700mm，桿體采用本礦正常使用的螺紋鋼錨桿。

（2）噴漿層。第一、二次噴層厚度，分別為60mm，噴層總厚度在120mm以上。砂漿中的水泥、黃砂、石子比例為1∶2∶1.5。速凝劑與水泥比例為3%～5%。

（3）鋼絲繩。 采用廢舊鋼絲繩（Φ6×2），要求縱向應在10m以上；橫向為巷道除底板外的巷道周邊邊長的長度。

（4）托盤。采用6mm厚的鋼板制作而成，用生鐵鑄要認真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨桿脫錨，失去托錨力而使錨桿空懸，失去錨桿的關鍵作用。

3.錨注支護主要支護技術參數

（1）注漿錨桿。注漿錨桿的間排距，第一層設計為1400×1400mm；第二次注漿錨桿間距為 1600×1600mm。錨桿規格為 Φ22×2000mm，壁厚 4mm，黑鐵管制作。第一層長度設計為1600～1800mm；第二次長度為2000～2200mm。桿體上在螺紋800mm以下，順序按150×150mm三向鉆有Φ6～8mm注漿孔。

（2）注漿漿液和漿液配比。按高標號水泥設計：除有淋水外一般不加速凝劑，以確保漿液凝固后的長期強度。漿液水灰比，第一次注漿漿液配比取1∶0.6～0.8；第二次注漿漿液配比，應略小于一次注漿漿液濃度，取 1∶0.8～1.0；漿液應采用機械攪拌，以保證漿液攪拌力度。

（3）注漿量。第一次注漿量可控制在4～6袋水泥；第二次注漿量一般可控制在3～4袋水泥，但壓力達不到注漿終壓要求應以滿足注漿壓力要求為止。

（4）注漿壓力。第一次注漿終壓可控制在15～20/kg；底角的注漿壓力要高于頂板和幫部注漿錨桿的壓力一般控制在20～30/kg；第二次注漿壓力高于第一次注漿壓力，注漿終壓可控制在25~30/kg。

（5）注漿錨桿角度。上半圓要垂直頂板和巖石層理，并按巷道拱圓及注漿錨桿間距要求均勻排列；底角錨桿，應高于底板50～100mm布限，向下傾角在35°～50°以上；特殊地段應根據巷道移變位置，處理好安全施工，符合巷道設計要求的巷道空間，來保證注漿錨桿發揮自身的關鍵作用；當巷道淋水較大的情況下，應采取先打導水孔導水，再采用水玻璃混合漿液，以達到封堵水流通道，進一步注漿加固的效果。

（6）注漿錨桿的封孔。封孔應用環型的專制的快干水泥藥卷，每個注漿眼孔封2～3卷；沒有專制的快干水泥藥卷，用自制的快干水泥封孔長度應大于300mm；封孔時間應保持大于6個小時才能進行注漿工作；在煤巷和半開放狀態下錨注，錨注孔的封孔長度應大于600mm。

（7）注漿錨桿卸閥時間。當注漿的壓力達到注漿終壓時，應先關閉關嚴瓦籠，確保不漏漿不漏氣，然后卸注漿泵的壓力；注漿錨桿卸閥時間應保持大于8小時才能進行，保證注漿的壓力滯留；注好錨注孔后，既要有時間的保證，又應采取固定牢固錨注錨桿的端頭，穩力卸閥別亂用力。

（8）注漿時間。根據實際情況在作業規程中規定，可按15～30分鐘注一個孔進行要求。

四、結論

十一礦總體實踐證明，復注支護技術能改變巷道支護經常返修局面，取得良好的支護效果。巷道破壞狀況大大減輕，同時簡化了施工工藝，降低了施工難度，改善了安全施工環境，確保了礦井的正常生產秩序，具有廣闊的應用前景。