破碎煤巖巷道錨注加固的施工方法

康書亭

（山西陽泉固莊煤礦，山西 陽泉 045060）

15704回風巷為大斷面全煤錨網支護巷道，因受構造應力和采動影響，巷道煤巖破壞松動圈直徑達7 m。采用錨注加固法加固巷道，鉆機按設計深度7.5 m打注漿孔，退出鉆桿后，出現“塌孔”現象，導致注漿管安裝困難；注漿過程中，發生煤壁脹裂片幫、跑（漏）漿、注漿壓力突然驟降等危險異常情況；巷道嚴重收縮變形，擴巷施工不安全。針對以上情況，本工程采取了以下施工方案：

1 注漿加固施工方案

1.1 注漿施工參數和注漿孔布置

注漿孔深度7.5 m，孔徑φ30 mm，注漿壓力2～4 MPa，單孔注漿量90 kg/孔。施工中如遇地質條件發生較大變化時，要根據煤巖破壞及支護情況及時調整注漿壓力和注漿量，以防止煤壁脹裂片幫。

圖1 頂板注漿孔平面布置圖

圖2 幫注漿孔平面布置圖

圖3 注漿孔布置斷面圖

1.2 工程量及施工計劃

注漿總工程量110 m，分成11分段，每分段10 m，每天一個班，每班工作8 h，每班完成一個10 m分段的所有注漿加固工作。由外向里逐段推進，分段、逐段推進的目的是為了確保施工安全。

1.3 注漿材料和設備

注漿材料為GN-1型固特瓏化學漿液，由體積相等的A、B兩種有機高分子原料組成，采用ZBQ-5/12型氣動高壓雙液化學注漿泵，與注漿設備配套的進風管路為Φ25 mm，高壓風管20 m，出漿管規格為Φ10 mm，長度為10 m、5 m、2 m的各若干根。

1.4 注漿施工工序

標定孔位置—打注漿孔—安裝注漿管—封堵注漿鉆孔口—注漿系統與注漿管連接—注漿—清洗注漿系統—拆除注漿系統與注漿管。

按注漿孔布置圖，用紅油漆標定一個施工作業循環范圍內的所有注漿孔位置并編號，打完本孔，隨之安裝注漿管并封堵該鉆孔口，盡量縮短時間，以防“塌孔”給安裝注漿管和封孔造成困難。如此完成一個分段內的所有孔后，才可連接注漿，注完一個孔，換連另一個孔，直至注完整個分段，最后清洗注漿系統，并拆除注漿系統與注漿管。

1.5 打孔和注漿方式

采用二次打孔及二次注漿方式，即先打4m淺孔，完成一個10 m分段的所有孔，隨后注漿完成這個10 m分段，拔出注漿管，在原孔位置打至7.5 m的設計孔深，再次完成這個分段內的打孔和注漿工作。

先打4 m淺孔，注漿加固淺部破碎煤巖，漿液也可擴散到孔底深部，加固深度超過4 m的孔深，可解決“塌孔”造成的安裝注漿管困難問題。

1.6 封孔方式

采用袋式封孔法是將布袋內充入固特瓏化學漿液，漿液化學反應后硬化膨脹，封堵注漿鉆孔孔口。封孔的作用是使注漿孔內形成密閉空間，漿液才能在注漿泵壓力的作用下，以孔為中心，向孔周圍的煤巖空隙中擴散，見圖4。

圖4 袋式封孔法示意圖

1.7 打孔和注漿順序

采用隔孔打孔—注漿順序，即在一個10 m分段內，是先按1-1、3-3……順序“打—注”單號孔，然后按2-2、4-4……順序“打—注”雙號孔。頂板孔和兩幫孔，按統一起點和順序編號，淺孔和深孔二次打孔—注漿，均按此順序注漿，見圖5。

圖5 打孔—注漿順序標號圖

其優點是，“打—注”完單號孔后，雙號孔鄰孔已注漿加固，漿擴散到本孔破碎的煤巖附近，本孔也可得到加固，再次解決“塌孔”問題，有利于打雙號孔，同時雙號孔周圍空間得到封閉，可防止漿液“竄孔”和“跑液”，注漿效果好。

2 錨固加固施工方案

2.1 錨固加固施工內容及要求

（1）施工內容。修復堅固原有損壞失效的支護、擴巷部位，按原設計補錨網支護、按錨固加固設計補強支護。

（2）施工要求。更換破損附件，緊固松動的螺母和錨具，使預緊力達到設計值，做錨固力檢驗，重新補打失效和錨固力達不到設計值的錨索錨桿；巷道收縮部位，應擴巷，使斷面尺寸和支護強度達到設計值。擴巷施工堅持“盡量少破壞已有支護，不破壞區段煤柱，不破壞巷道頂板，減小施工擾動”的原則，采用風鎬破煤，不用炸藥爆破，起底使巷道高度達到設計值，僅擴工作面側幫，使巷道凈寬達到設計值。

2.2 錨固加固施工步驟

（1）注漿加固完工后，對加固區巷道斷面和支護進行全面檢查，標定損壞失效的支護、巷道斷面收縮嚴重和需要擴巷的部位。

（2）按標定部位和施工要求由外向里，先修復巷道支護，然后按錨固加固設計補強支護（擴巷部位先不補強支護，僅修復支護），最后擴巷，擴巷部位按原設計補錨網支護，按錨固加固設計補強支護。

3 錨注加固施工安全技術措施

3.1 注漿加固施工安全技術措施

（1）注漿加固施工，必須由外向里逐段進行。

（2）施工前，要敲幫問頂，排除頂、幫浮矸危巖，并支設帶帽單體液壓支柱，臨時加固施工地點巷道，確認安全后，方可施工。

（3）整個注漿系統高壓端的聯接件必須牢固。操作封孔器時不能正面面對，必須在注漿管內脈沖壓力釋放后，才能開啟注漿閥門。

（4）與注漿無關人員及注漿前方觀察人員，必須在注漿區域10 m以外遠距離觀察，并佩戴好相應的防護用品，隨時與司泵人員取得聯系。

（5）司泵工必須始終嚴密注視泵壓，關注泵況，并隨時與前方觀察人員聯系，一旦發現煤壁松動、跑（漏）漿、注漿壓力突然驟降等異常情況，應立即停止注漿，在查明原因，采取措施后方可恢復注漿施工。

（6）配漿人員應保持漿液不吸空，隨時觀察泵的吸漿情況，保持兩漿液的配比適中。

（7）進行打眼、埋管、封孔、連管等作業時，應預先檢查周圍的安全狀況，尤其是迎頭頂板維護情況，不得違章作業。

（8）注漿完畢后，應立即用清水或機油清洗管路，并將泵、管路等歸整、碼放整齊。

3.2 錨固加固施工安全技術措施

（1）施工人員必須站在穩定、可靠，有永久支護、臨時支護的地點，嚴禁空頂作業。

（2）待變形破壞區巷道注漿凝固穩定后，方可由外向里進行錨固加固施工。

（3）對巷道變形破壞嚴重的地點，若注漿加固后斷面不能滿足設計要求，而采取起底和擴工作面側幫的方法擴巷時，擴巷前，應支設帶帽單體液壓支柱作為臨時支護，以加固施工地點。

（4）所有失效的錨索錨桿，必須在其旁重新補打。

4 結論

破碎煤巖巷道錨注加固施工方案和安全技術措施有效地解決了深部破碎煤巖“塌孔”問題，保證了施工安全和錨固加固施工質量，取得了良好的技術效果。