深部巷道全斷面雙層注漿技術在陶二礦研究與應用

王錦生

摘要：深部巷道全斷面雙層注漿主要是針對失修巷道底臌量大，幫側變形嚴重，提出的支護技術。

Abstract： The full-face double grouting in the deep tunnel is the supporting technology for the heave capacity of disrepair tunnel and bad side deformation.

關鍵詞：全斷面；雙層注漿；深、淺孔，高、低壓相結合

Key words： full-face；double grouting；combination of deep and hallow hole， high and low pressure

中圖分類號：TD263 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）12-0103-02

0 引言

-711北翼運輸大巷為陶二礦第二水平開拓大巷，南部與東副井井底車場相連，北部正在掘進中，將與北二采區軌道上山貫通，是北二采區的主要運輸巷道和進風巷。

-711北翼運輸大巷布置在1#煤層上約20m處的中砂巖中，但中砂巖層并不穩定，巖層厚度及傾角變化較大，由于巷道性質及中砂巖厚度變化使巷道有時不能完全布置在穩定巖層中，巷道圍巖破碎，巷道表面有收斂現象，特別是巷道底板底臌十分嚴重，造成了前方掘進，后路維修的現象，頂板下沉量在1000～1500mm之間，兩幫收縮1500～2000mm之間，底臌量在1500～2500mm之間。主要原因是巷道圍巖強度較低，在高應力復雜地質條件巷道變形劇烈，嚴重影響了巷道的正常使用，不能保證生產安全。

鑒于-711北翼運輸大巷性質，必須對巷道失修段進行徹底治理，以保證巷道正常使用，滿足生產要求。根據陶二礦以往對巷道失修治理經驗，組織了技術骨干針對這個難題多次進行了研究和探討，最終確定對-711北翼運輸大巷變形最嚴重的地段采用深、淺孔，高、低壓相結合全段面注漿注漿工藝，并取得了很好的效果。

1 深部巷道全斷面雙層注漿技術實施情況

1.1 巷道幫、頂部淺孔注漿孔布置

沿巷道斷面布置注漿孔，每循環布置9個孔，正中一個，兩側各4個，孔間距1.2m，排距離3.0m，孔深4.0m，孔徑采用孔徑？準47mm鉆頭施工，注漿管長度為2.5m，由Φ42mm無縫鋼管1.0m和6'鋼管1.5m加工制作，在注漿管外纏上厚度適當的棉線或麻線，封孔長度不小于300mm，以固結注漿管，具體參數布置詳見注漿孔布置圖1。

1.2 巷道幫部及頂部深孔注漿孔布置

沿巷道斷面布置注漿孔，每循環布置5個孔，正中一個，兩側各4個，孔間距2.4m，排距離3.0m，孔深8.0m，孔徑采用變徑結構，外部2m采用大孔徑？準47mm，向里至孔底變小孔徑？準32mm，注漿管長度為3.5m，由Φ42mm無縫鋼管1.0m和6'鋼管2.5m加工制作，在注漿管外纏上厚度適當的棉線或麻線，封孔長度不小于300mm，以固結注漿管，具體參數布置詳見注漿孔布置圖2。

1.3 巷道底板淺孔注漿孔布置

鉆孔施工器具選用底板專用鉆機，配用？準80mm鉆頭，淺孔鉆探深度為4.0m，淺孔排距1.5m，具體布置如圖3所示。在鉆進過程中如發現塌孔或不成孔，下1根4分注漿管，進行預注漿，然后再打直至成孔。注漿管選用2.0m長的4分管，封孔方式選用編織袋配合水泥。

1.4 巷道底板深孔注漿孔布置

鉆孔施工器具選用底板專用鉆機，配用？準80mm鉆頭，淺孔鉆探深度為8.0m，淺孔排距3.0m，具體布置如圖3所示。在鉆進過程中如發現塌孔或不成孔，下1根4分注漿管，進行預注漿，然后再打直至成孔。注漿管選用4.0m長的4分管，封孔方式選用編織袋配合水泥。

1.5 注漿材料的選擇

注漿采用單液進行注漿，水泥使用425#普通硅酸鹽水泥，攪拌均勻后立即進行注漿。

1.6 注漿壓力

①幫、頂部淺孔注漿壓力為3MPa；

②幫、頂部深孔注漿壓力為6MPa；

③底板淺孔注漿壓力為3MPa；

④底板深孔注漿壓力為6MPa。

技術路線：

對失修巷道底臌量大，幫側變形嚴重，提出采用“雙層注漿”支護的思想。

①巷道失修變形，使巷道圍巖產生裂隙，并釋放壓力，將礦山壓力轉移至遠離巷道方向。

②通過巷道淺孔注漿先對巷道淺部圍巖進行加固，保證巷道圍巖穩定性，使巷道成為一個整體。

③通過巷道深孔注漿使巷道松動圈范圍形成一個堅固整體，用以抵抗深部礦山壓力，減小巷道圍巖所承受的壓力。

創新點：

全段面注漿采用深、淺孔，高、低壓相結合注漿工藝，即首先施工巷道幫部及底板淺孔，同時進行淺孔低壓注漿，淺孔注漿作用即加強淺部圍巖強度，同時為深部注漿創造封閉條件，淺孔注漿完成后，進行巷道幫、頂部及底板深孔注漿孔施工，同時進行深部注漿。

2 適用范圍

此項技術適用范圍在高應力地區松軟巖層巷道、極軟破碎圍巖巷道、高應力影響而變形的軟巖巷道及頂部有淋水復雜地質條件下服務年限較長的巖巷中適用。

3 國內外現狀、水平和發展趨勢

經過近幾年發展，國內外礦井的開采深度增加，隨著地應力越來越大，巷道的圍巖偏軟，地質條件復雜，按照現階段巷道的支護方式很難控制地應力高、頂板破碎的巷道，研究分次注漿加固巷道圍巖，提高支護強度將是未來發展的重點之中。

4 經濟效益、社會效益

-711北翼運輸大巷注漿于2015年6月15日開始施工，到2015年8月23日，歷時70天。加固巷道150m，巷道頂幫打注漿孔700個，底板打注漿孔300個，共壓注水泥500噸。

經濟效益按照下式計算：

采用本設計按每兩年維修一次計算：每噸水泥按照280元/噸，那么注漿的水泥所需費用：500×280=14萬元；注漿人工費用為12.6萬元；共計26.6萬元。

采取一般措施維修計算，巷道每年需維修一次：巷道維修按6000元/m計算，共需6000×150=90萬元，每年可節約成本費用：（180-26.6）÷2=76.7萬元。

所創造的社會效益可體現在以下幾個方面：

①避免了巷道反復維修帶來大量人力、物力和財力的浪費。

②解決了巷道在軟巖及高地應力條件下變形問題，進一步發展和完善了巷道注漿加固技術。

5 實踐檢驗效果

陶二礦在2015年6月15日在-711北翼運輸大巷進行了全斷面雙層注漿加固技術實驗，注漿后，先后建立了10組觀測頂底板和兩幫移近量的觀測站，每組間距15m，每隔6天觀測一次，根據長期觀測的結果得出，巷道變形主要在注漿后的前10天以內，以后每天變形量逐漸緩和且變形明顯減小。采用本支護后在第一個月內巷道變形量控制在100mm以內，一個月后巷道頂底板及兩幫的移近量基本穩定，保證了巷道可在長期內安全正常使用，本設計適合在此條件下使用。

6 根據現有情況評價總體水平

根據現場觀測數據來看，該技術在陶二礦對深部失修巷道加固中取得了很好效果，能夠比其他加固技術更有效抑制巷道變形，大大減少巷道維修，在技術上達到了較先進水平。

7 推廣應用前景

陶二礦目前已進入-711水平，將來會有很多條服務年限較長的巖巷布置在高地應力軟巖地區和地質條件復雜的復合型巖層中，根據現在-711北翼運輸大巷掘進經驗，僅靠傳統的支護工藝已經不能維護巷道的成形，屆時，全斷面雙層注漿加固技術將發揮很大的積極作用，可以減少巷道反復維修節省資金，提高生產效率，很好地解決了煤礦深部開采帶來的大量巷道及硐室等維護工程，其應用前景十分廣泛。

8 存在問題及改進意見

①頂幫注漿時，有從臨近注漿孔跑漿液并堵孔現象。施工注漿孔時，采用隔排施工，使注漿孔與沒有注漿的孔間距加大。

②底板鉆孔有時出現塌孔問題，影響深部注漿效果。培養工人掌握和提高在穿過易碎巖層時技術控制，并保證鉆孔打成后及時安裝。

參考文獻：

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