錨索、注漿封堵加固技術在煤倉防治水中的應用

摘 要：本文介紹了注漿封堵在煤倉防治水中的技術，通過采取煤倉內注漿的形式對煤倉涌滲水進行封堵，其顯著的特點是增加了倉壁的支護強度，減少了煤倉滲水，提高了經濟效益。

關鍵詞：注漿；區段煤倉；封堵加固技術

基于紅廟煤礦典型軟巖特性突出，圍巖具有軟、弱、松散、低強度的特點。該礦二井五采區區段煤倉布置在六煤組中，六煤組裂隙發育，由砂巖、泥巖、砂質泥巖組成，巖層松軟，砂巖微弱裂隙含水，以及局部煤層裂隙含水。圍巖在工程壓力的作用下，產生塑性變形，在煤倉使用中導致水從裂隙中滲出，煤倉經常維修及加固，同時也造成水濕煤，影響煤質。

1 五區區段煤倉基本情況

紅廟煤礦二井五采區準備方式為采區多煤層聯合準備方式；采區布置兩條集中下山（軌道下山、皮帶下山），五條區段石門（+220石門、+180石門、+150石門、+140石門、+100石門）；煤倉上口位于區段石門內，下口與皮帶下山連接，形成采區運輸系統。各區段煤倉形式為傾斜式和垂直式，煤倉斷面為圓形，傾角為75°-90°，內徑3.0m。

2 煤倉治理的總體方案

根據煤倉的地質分析，查閱相關資料，采用煤倉內注漿的方法，解決煤倉滲水的問題。

注漿的作用：一是充填圍巖內部裂隙，將圍巖進行重新膠結，使巖體達到完整性，進而形成連續的結構體；二是對于破碎、節理發育的圍巖，注漿可改善圍巖的力學性能，提高其粘結力和內摩角，使巖體強度提高。

3 注漿技術參數設計

3.1 注漿材料的選擇

目前，國內外用于注漿治水的材料種類很多，但從材料的性質上主要分兩大類：顆粒型漿材和溶液型漿材。應根據注漿的目的、漿材性質、及造價等因素選擇適宜的漿材及漿液配比。

典型的顆粒型硅酸鹽水泥漿材，具有結石強度高、耐久性好、材料來源豐富、工藝設備簡單、成本低、注漿設備品種齊全等特點，所以在各類工程中得到廣泛應用。但這種漿液容易離析和沉淀、穩定性較差，遇水易分散，極易被動水沖走，并且由于其顆粒度大，使漿液難以注入巖層的細小裂隙或孔隙中，擴散半徑較小，凝結時間不易控制。

化學漿液可注性好，能注入巖層中的細小裂隙或孔隙，滲透性好，粘結力強，反應速度快。但目前常用的化學漿液性能差異大，用于永久性工程加固的化學材料必須具有較高的結石體強度。具備此類性能的化學材料種類有限，包括環氧類和不飽和聚酯類注漿材料，大量使用將直接導致工程成本大幅增加。

根據注漿材料特性，初步確定煤倉淺層圍巖注漿使用化學漿，深層圍巖注漿使用水泥漿。

水泥漿即水泥—水玻璃雙液漿。水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用40Be，模數2.8-3.2。注漿材料配比：水泥漿的水灰比應控制在1～1.2：1；水玻璃濃度一般應控制在30Be；水泥漿與水玻璃之比應控制在1：（0.1～0.15）。

化學漿采用尤瑞散。尤瑞散是一種高分子漿液，用于加固松軟破碎巖層。以其可控膨脹率、高粘結力及使用的高安全性在圍巖加固方面起到難以替代的作用。該材料采用雙液注漿泵按1：1的體積比注入巖層，注射后以低粘度的液體滲透到微細裂隙中，同時膨脹凝結達到加固的目的。尤瑞散技術參數如下表。

3.2 注漿鉆孔的布置參數

3.2.1 淺層化學注漿鉆孔布置參數

煤倉內共布置注漿鉆孔3圈，間距1.8m，鉆孔Φ28mm，孔深2.0m，鉆孔角度垂直煤倉內壁；并安裝Φ15×2000mm的注漿管。煤倉內自上而下依次在3.0m、6.0m、9.0m處布置第一、二、三圈注漿鉆孔，每圈5個孔；并在裝載硐室頂部布置4個孔，鉆孔Φ28mm，孔深2.0m，鉆孔角度垂直頂板，每孔安裝2.0m長，直徑為15mm的注漿管，共布置淺層化學注漿鉆孔19個。

3.2.2 深層水泥注漿鉆孔布置參數

煤倉內自上而下依次在2.0m、6.0m、10.0m處，共布置注漿鉆孔3圈，每圈布置5個鉆孔，間距1.8m，鉆孔Φ42mm，孔深6.0m，鉆孔角度垂直煤倉內壁；并安裝Φ32×2000mm的注漿管；并在裝載硐室頂部布置4個孔，鉆孔Φ42mm，孔深3.0m，鉆孔角度垂直頂板，每孔安裝2.0m長，直徑為32mm的注漿管；共布置深層水泥注漿鉆孔19個孔。

3.2.3 注漿主要工序

注漿系統分為兩部分，一部分為化學注漿系統，另一部分為水泥注漿系統。施工順序：施工時先注淺部化學漿孔，再注深部水泥漿孔。

制輸漿：采用機械制漿，水灰比為1～1.2：1，水玻璃濃度由40Be稀釋成30Be，水玻璃用量一般為水泥漿用量的10%-15%。排漿采用Φ19mm高壓膠管輸送。

壓漿：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的碹體情況，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5Mpa并維持5分鐘，即可結束注漿。

4 治理效果

煤倉注漿施工完畢后，涌水量為0.25m3/小時，與未注漿前2.5m3/小時，降低了10倍；水濕煤也大大減少了，提高了煤炭質量。 增加了煤倉內壁的支護強度，減少了煤倉的維修及加固次數，消除了不安全隱患；提高了煤炭質量，增加了礦井的經濟效益。

作者簡介

王久偉（1970-），男，研究生，總工程師，副高級工程師，單位：內蒙古平莊煤業（集團）有限責任公司紅廟煤礦。

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