東龐礦區應力集中區域注漿加固工藝

摘 要：依實際資料，選取合適的注漿方案，優化注漿參數，成功加固深部采區軌道巷，降低了成本。經實踐證明，這是一種應力集中區域加固效果較好的工作方法。

關鍵詞：應力集中 注漿 加固 工藝

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0079-01

東龐礦深部水平作為礦井生產的主力，面臨著地壓增大、應力分布密集、頂板破碎等問題，研究探索一些經濟、實用、快速、有效的手段對局部應力集中區域進行加固，對礦井生產有著積極的作用。

11采區軌道巷外段有11采區避險硐室、充電硐室，區域內巷道縱橫交錯，應力分布密集，出現巷道頂幫噴體開裂、變形，巷道底板底鼓的現象，已影響到軌道巷及兩個硐室的正常使用。考慮到以后21114工作面回采的動壓影響及硐室、軌道巷用途的重要性，需對11采區軌道巷及充電硐室共計295 m巷道圍巖提前進行錨注加固。

1 加固方案

通過注漿，可使漿液滲入裂隙，把裂隙兩面的巖石粘結在一起，從而大大提高巖層的整體強度性能。根據注漿材料的不同，有三種可供選用的方案：（1）水泥注漿即漿液材料以水泥為主，包括添加其他少量的附加劑。（2）粘土注漿即漿液材料以粘土為主，包括粘土和水泥漿。（3）化學漿液即漿液材料以化學藥液為主。

針對本區域的頂底板條件，經過反復分析比較后，確定實施成本最低、效果尚可的第一方案，即水泥注漿即漿液材料以水泥為主，添加水玻璃。水泥選用32.5 MPa普通硅酸鹽水泥，水玻璃為40波美度，模數2.8～3.2。

1.1 注漿參數選擇

（1）壓注參數設計

①注漿壓力：巷道頂、幫淺部注漿壓力為3 MPa；巷道底板錨索孔注漿壓力為6～6.5 MPa。

②注漿擴散半徑R=（γgha/2s+a）β

式中：γ為水的容重，g為重力加速度，s為漿液剪切強度，h為注漿壓力，a為巖層的間隙等值半徑，β為時間系數。

實際施工時通過調整漿液的膠凝速度、滲透性和注漿終壓，保證實際有效擴散半徑不小于2.5 m。

③單孔吃漿量Q=AπR2LnB

式中：A為損耗系數，R為有效擴散半徑，L為注漿段長，n為開口孔隙率，B為漿液充填系數。

（2）注漿材料配比參數設計

①水泥漿的水灰比應控制在（0.75～1）： l。

②水玻璃濃度一般應控制在20 Be’，水泥漿與水玻璃之比應控制在1：（0.1～0.3），用于跑漿時。

1.2 巷道頂、幫注漿孔布置參數

巷道頂、幫注漿孔孔深3.0 m，一排7個孔，排距4 m，其中正頂1個，頂板兩肩部各1個，兩幫各2個。295 m范圍共布置74排計518個孔。淺部注漿孔孔徑φ42 mm，孔深3.0 m。

1.3 底板組合錨索布置參數

（1）底板錨索參數：錨索選用直徑為Φ15.24 mm的鋼絞線3根編為一束大錨索。沿巷道方向相鄰兩根組合錨索用12#槽鋼梁（長5 m，墊100×100×10 mm三孔托盤）連接。錨索長度為8.3 m。

（2）錨索布置參數：組合錨索排距4.6 m，每排2根交錯布置，孔距2.2 m。295 m加固范圍布置65排130根組合錨索。

（3）錨索孔結構：錨索鉆孔孔徑為φ89 mm；孔深8.5 m（孔底巖粉沉積約0.5 m）。

2 工程施工

2.1 前期準備

首先，現場準備好施工機具，包括潛孔鉆機、錨桿機、注漿泵、攪拌機等。其次，現場準備好風水管路，確保風壓不低于0.5 MPa，風量不低于30 m3/min、水壓不低于0.4 MPa，水量不低于30 m3/h。

2.2 鉆孔施工

（1）鉆機：采用MQT-130/3.0C2型錨桿機、φ42 mm鉆頭施工頂、幫注漿孔；采用MKQJ90/25型潛孔鉆機、φ89 mm鉆頭施工底板組合錨索孔。

（2）質量：施工角度誤差小于5°，間距誤差小于200 mm，孔深誤差小于100 mm。可根據現場實際情況適當調整。

2.3 頂、幫注漿

（1）采用雙液注漿系統，主要設備有注漿泵、水泥攪漿機、儲漿池、吸漿桶等。

（2）注漿管安裝

首先注漿管上纏繞適量的棉絲或水泥袋，然后在注漿管尾部安上專用安裝器接在錨桿機上，用錨桿機將注漿管頂入孔中，外露75±25 mm。

（3）水泥注漿主要工序

制輸漿：采用機械制漿，水灰比為0.75～1：1，水玻璃濃度由40Be’稀釋成20 Be’，水玻璃用量一般為水泥漿用量的10%～30%。注漿泵排漿端采用φ19 mm高壓膠管輸送。

壓注：采用雙液注漿。根據壓注設備的初始排量，壓注過程中要時刻注意觀察注漿孔周圍巷幫情況，發現跑漿應及時處理。同時密切注意注漿泵的工作狀況，發現異常立即處理，各孔漿液的濃度控制原則均為先稀后濃。一般情況下，注漿壓力升至設計注漿壓力并維持5 min即可結束注漿。

2.4 底板組合錨索施工

（1）底板組合錨索鉆孔施工

施工前，首先按設計要求，選好孔位固定好鉆機，用φ89 mm鉆頭打孔至設計孔深8.5 m。如果巷道底板破碎，無法成孔時，則鉆進3 m后下4分注漿管進行注漿，24 h后再重新打孔至設計深度。

（2）底板組合錨索安裝施工：

①將編好的每組大錨索分別順直插入施工好的鉆孔中直至孔底，然后從孔底反灌水泥漿20 L，當中水泥漿的水灰比為0.6：1。

②之后用鉆桿下4分×3 m長注漿管，首先用16號鐵絲將注漿管固定于錨索上并可上下移動，然后將其推入鉆孔，外露500±50 mm，之后封孔。

③封孔完畢后通過注漿管對巷道底板深部進行注漿，同時實現底板組合錨索全長錨固，注漿壓力4～6 MPa。

④注漿5 d后，可上槽鋼梁并逐根漲拉錨索至100 KN。

3 結語

11采區軌道巷、充電硐室295 m范圍巷道錨注加固共消耗水泥350 t，水玻璃30 t。取得了較好的加固效果且經濟效益比較明顯，是加固局部應力集中區域一種經濟、有效手段。

參考文獻

[1]王國際.注漿技術理論與實踐[M].徐州：中國礦業大學出版社，2000.

[2]張農.巷道滯后注漿圍巖控制理論與實踐[M].徐州：中國礦業大學出版社，2004.