主巷底板注漿加固的工藝與應(yīng)用分析

劉志國++秦銳旗

摘 要：文章結(jié)合-575主巷工程實(shí)例，深入分析注漿加固工藝在主巷底板中的應(yīng)用要點(diǎn)與注意事項(xiàng)，希望能夠?yàn)橥惞こ烫峁┮欢ǖ慕梃b與參照。

關(guān)鍵詞：主巷底板 注漿加固 工藝 應(yīng)用

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0087-01

我國占有極為豐富的煤炭資源，年產(chǎn)量位于世界之首。但煤礦開采的同時(shí)給生產(chǎn)安全所帶來的挑戰(zhàn)與影響都是不容忽視的。尤其是礦井進(jìn)入深部開采以后，由于礦山壓力大，巷道圍巖變形量顯著增大，使巷道維護(hù)變得異常困難。當(dāng)在原巖內(nèi)進(jìn)行巷道開挖后，井巷周圍一定范圍內(nèi)巖體的平衡應(yīng)力遭到破壞，導(dǎo)致應(yīng)力重新分布，引起井巷附近巖體產(chǎn)生變形、位移、甚至破壞，嚴(yán)重時(shí)可能引起垮落、片幫和底鼓等工程事故，給安全生產(chǎn)帶來極大隱患。因此，研究深部巷道圍巖變形維修方式，提出合理的巷道加固方案，對減少礦井生產(chǎn)成本，滿足礦井安全生產(chǎn)需要，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文試針對該問題展開系統(tǒng)分析與探討。

1 工程概況

-575主巷位于我礦-575大巷南段，由于巷道巖性較差，受地壓影響，底板出現(xiàn)不同程度的地鼓現(xiàn)象，為了保證巷道長期使用的安全，由我單位對-575主巷進(jìn)行底板注漿加固。本工程注漿加固作業(yè)的主要目的在于：注漿充填巷道底板內(nèi)部的裂隙，提高底板的抗壓強(qiáng)度，起到加固巷道底板目的。

2 方案選取

煤炭經(jīng)濟(jì)形式的下滑形勢相當(dāng)嚴(yán)峻，為了在煤礦開采作業(yè)的實(shí)施過程當(dāng)中，最大限度的保障經(jīng)濟(jì)效益，就需要加大巷道支護(hù)形式的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究工作。既有的研究經(jīng)驗(yàn)顯示，巷道底鼓會對整個(gè)礦井生產(chǎn)的安全性產(chǎn)生極為不良的影響，及時(shí)解決底鼓問題對于確定礦井生產(chǎn)的安全與持續(xù)而言有重要價(jià)值。結(jié)合主巷底板實(shí)際情況，提出兩種對主巷底板進(jìn)行加固的方案：方案A為加底托梁加固方案，方案B為底板注漿加固方案。根據(jù)該巷道實(shí)際情況，選取最為合理的加固方案，對兩種方案進(jìn)行綜合比選，具體情況如下：

方案A：加底托梁加固方案。加底托梁加固的主要工作原理為：一方面，能夠?qū)④浫醯装鍘r層與其下部穩(wěn)定巖層連接起來，抑制因軟弱巖層擴(kuò)容、膨脹引起的裂隙張開及新裂隙的產(chǎn)生，阻止軟弱巖層向上鼓起；另一方面，能夠通過此種加固方式，將多個(gè)巖層連接在一起，作為一個(gè)組合梁，起承受彎矩的作用。

方案B：底板注漿加固方案。注漿加固的主要工作原理為：在一定的壓力作用之下，使?jié){液在注漿目的層原來被水占據(jù)的空隙或者是通道當(dāng)中形成脫水反應(yīng)、固結(jié)反應(yīng)、或者是膠凝反應(yīng)，同時(shí)促使結(jié)石體或者是膠凝體與圍巖巖體結(jié)構(gòu)聯(lián)合，形成完整的阻水結(jié)構(gòu)。對于本工程而言，以注漿加固措施對主巷底板進(jìn)行加固處理的過程當(dāng)中，優(yōu)勢體現(xiàn)在：能夠顯著提高隔水層的強(qiáng)度及其性能；能夠降低工作面涌水量；能夠兼顧對水文地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)以及工作面的安全開采。

方案比選如下：（1）從經(jīng)濟(jì)性角度上來說，由于方案B具有一套完整、合理的施工工序，大段高、大泵量、高壓力，一次性完成對一個(gè)孔段的注漿工作，且注漿加固材料成本低廉，流動性佳、可注性佳，故而較方案A而言，更能夠控制作業(yè)工期，降低成本；（2）從技術(shù)性角度上來說，方案B操作實(shí)施相對簡單，質(zhì)量控制難度低，工藝技術(shù)可行性高；而方案A受到了底板含水層的明顯限制，過高的水頭壓力以及較薄的底板隔水層都可能致使本方案的降壓效果不夠理想，故而技術(shù)難度相對較大；（3）從安全性角度上來說，方案B采取地面注漿，施工空間較大，除提高了施工效率以外，還可保障施工安全，避免環(huán)境因素對施工作業(yè)產(chǎn)生不良影響，故而較方案A更能夠與現(xiàn)場作業(yè)的安全性要求相契合。

綜合從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、以及安全性這三個(gè)方面的綜合比選，最終選擇方案B，也就是底板注漿加固作為-575主巷底鼓問題的加固處理方案。

3 注漿加固應(yīng)用要點(diǎn)分析

結(jié)合該地區(qū)的實(shí)際情況，整個(gè)主巷底板在進(jìn)行注漿加固作業(yè)的過程當(dāng)中，其基本的應(yīng)用思路為：底板注漿施工時(shí)，注漿要求排距2 m，每排布置2個(gè)注漿孔，分別為巷道人行道幫向里800～1000 mm處布置一個(gè)，水溝幫向里1000～1200 mm處布置一個(gè)，角度垂直于底板，眼深8 m，注漿管2 m。注漿孔徑75 mm，管徑66 mm（2寸），末端M20絲扣長50 mm，采用注漿全長封孔。注漿壓力要求：終壓3 Mpa，水灰比0.6∶1或0.7∶1，每孔注漿壓力上升至3 Mpa后再注不小于20 min。所有鉆孔采用4 m、8 m分段注漿法。進(jìn)而，采取灌漿法對孔口管進(jìn)行固定處理，管外壁填充使用稠水泥漿作為基本材料。注漿加固前，先壓清水5.0～10.0 min，在對孔口管進(jìn)行試壓處理的同時(shí)，對裂隙通道進(jìn)行沖洗處理。同時(shí)，針對注漿過程當(dāng)中可能產(chǎn)生的跑漿以及漏漿問題，使用水泥-水玻璃雙液漿材料進(jìn)行封堵（雙液漿配置標(biāo)準(zhǔn)為1倍水泥漿配合0.3倍水玻璃）。

在主巷底板注漿加固處理過程當(dāng)中，需要特別關(guān)注以下技術(shù)要點(diǎn)的落實(shí)：第一，施工前，地錨機(jī)立放處底板必須平整堅(jiān)硬，地錨機(jī)立放必須平穩(wěn)；鉆機(jī)立放時(shí)要有不低于3人同時(shí)操作，立放完成后要求不低于2人負(fù)責(zé)看扶地錨機(jī)；地錨機(jī)立放后應(yīng)及時(shí)采用防倒繩做好防倒措施，防倒繩綁扎牢固且固定點(diǎn)不少于2處，以防止地錨機(jī)傾倒；第二，鉆進(jìn)前先觀察操作臺上的壓力表壓力情況，動力頭正反轉(zhuǎn)壓力應(yīng)大于0.5 MPa；氣缸往復(fù)運(yùn)動壓力應(yīng)大于0.5 MPa；沖擊器工作時(shí)壓力應(yīng)大于0.4 MPa。各種氣體管線連接處不得有漏氣現(xiàn)象，不得有異常聲響和異常現(xiàn)象，否則應(yīng)停機(jī)檢查。

4 結(jié)語

在本次對主巷底板底鼓問題進(jìn)行處理的過程當(dāng)中，根據(jù)該巷道具體情況提出了兩種解決的方案：其一為加底托梁加固方案；其二為底板注漿加固方案。兩種方案通過綜合比選，最終按照底板注漿加固方案予以實(shí)施。其優(yōu)勢不單單體現(xiàn)在滿足安全生產(chǎn)方面，更能夠降低加固操作的技術(shù)難度，合理控制礦井成本，故而綜合效益表現(xiàn)突出，值得重視。

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