采區上山受采動影響條件下圍巖注漿加固實踐

唐國平

（汾西礦業集團水峪煤業， 山西 孝義 032300）

采區上山指的是為構成采區獨立的生產系統，沿煤層或煤層底板巖層開掘的一組上山巷道，在礦井巷道中屬于準備巷道序列。采區上山是采區內采掘工作的集中通道，作為煤炭、矸石和材料設備的運送、采區的進風和回風、人員行走以及敷設管線之用。為便于快速掘進、提前見煤、提高資源回收率，當前礦井設計中采區上山巷道一般沿煤層掘進，這也造成巷道圍巖條件差、支護難度大，且采區上山受服務范圍內多個回采工作面的采動影響，對巷道圍巖的應力擾動較大，巷道的后期維護難度大，如果維護不及時或措施不當，容易導致圍巖破碎變形、巷道變形累積量增大、使用功能降低，并對安全生產造成較大威脅[1-3]。針對礦井東翼采區五條上山巷道受工作面采動影響時的維護工作進行探討，基于具體的地質生產條件及巷道圍巖破壞機理設計注漿加固方案并進行工程實踐，并展開后期的圍巖變形實測。

1 工程概況及現場調研

礦井東翼采區共布置五條上山巷道，分別為1號回風巷、輔運大巷、膠帶大巷、進風大巷、2號回風巷，均沿3號煤層底板布置。東翼采區煤層平均厚度6.3 m，平均埋深達到580 m，煤層平均傾角4°，煤層裂隙發育，脆性較大。煤層直接頂為平均厚度2.6 m的泥巖，老頂為平均厚度4.3 m的細粒砂巖。巷道寬度4 800 mm，高度4 000 mm，采用錨網索聯合支護，巷道間均留設30 m的護巷煤柱。東翼采區工區面均采用走向長壁后退式采煤法，與采區大巷間留設80 m的巷道保護煤柱。

東翼采區工作面回采期間，當鄰近工作面推進至停采線附近時，采區大巷逐漸受到超前支承應力的擾動，巷道逐漸出現巷道開裂、圍巖內擠、斷面收縮等礦壓顯現情況，局部區域出現錨桿錨索拔斷、煤巖掉落、斷面變形嚴重等異常情況，嚴重威脅安全生產及巷道正常使用。根據五條采區上山的具體調研結果發現：距離工作面最近的輔運大巷受動壓擾動情況最嚴重，巷道變形情況嚴重，巷道修復及維護工作量較大，而距離工作面距離最遠的2號回風巷受動壓擾動情況較輕，巷道變形不大，維護工作量不大。需要對巷道受動壓影響區段進行針對性的加固。

2 圍巖注漿加固機理

本采區巷道采用錨網索聯合支護方式，當不受采動影響時，該支護方式對巷道圍巖控制效果較好，能夠對巷道進行淺部圍巖的支護及加固，保證巷道的有效支護。當巷道受采動影響時，支承壓力影響使巷道圍巖裂隙逐漸發育、淺部圍巖碎裂、圍巖自穩能力大幅度降低，針對這種現狀，對采區上山巷道提出了“淺部—深部”圍巖耦合注漿加固方案[4-6]。

該注漿方案的加固機理在于：首先對需要維修或加固的巷道區段進行巷道修復，工作內容包括挑頂、臥底、擴幫，將巷道斷面恢復到設計規格，并對修復后的巷道進行表層噴漿支護及封閉，作用是對巷道進行噴漿支護及對煤巖裂隙進行全部封堵，為后續的注漿工作奠定基礎；其次布置深度較小的注漿管進行圍巖淺部注漿，控制注漿壓力，增大注漿密度，目的是通過注漿封堵淺部圍巖內部的裂隙、孔隙、各類通道，將淺部圍巖膠結成一個整體，提高淺部圍巖的自穩能力，為后續的深孔注漿打好基礎；第三步是布置深度較大的注漿管進行圍巖深部注漿，提高注漿壓力，使漿液充分注入深部圍巖的裂隙，提高圍巖的內聚力及內摩擦角等參數，從而提高深部圍巖強度，使其達到充分的自穩能力及承載能力，從而實現圍巖的穩定性和巷道的有效加固支護。

3 注漿加固方案設計及實踐

在巷道原有錨網索聯合支護的基礎上，首先對需要維修或加固的巷道區段進行巷道修復，工作內容包括挑頂、臥底、擴幫，將巷道斷面恢復到設計規格，然后進行噴漿及注漿加固支護。具體的注漿加固方案如下：巷道修復完成后，先進性巷道表層噴漿支護，采用濕式噴漿工藝，噴漿厚度50～60 mm，確保噴漿對巷道表面的全覆蓋及均勻性，不得漏噴或噴漿厚度不足；其次對巷道進行淺部注漿，淺部注漿通過向巷道頂板及兩幫打設注漿錨桿并安裝注漿管來實現，注漿錨桿為中空，長1.5 m，管徑為Φ26.25 mm，頂板布置2個注漿管，兩幫各布置1個注漿管，注漿管排距3 m，注漿壓力1.5～2.0 MPa，注漿使用P.O32.5普通硅酸鹽水泥，水灰質量比控制在1.5∶1，當注漿壓力升至約2.5 MPa或出現明顯跑漿鼓漿時停止該孔注漿；第三，待淺部注漿達到終凝時間后開始進行深部注漿，深孔注漿錨桿長2.6 m，管徑為Φ26.25 mm，頂板布置1個注漿管，兩幫各布置1個注漿管，注漿管排距3 m，注漿壓力2.5～3.0 MPa，注漿使用P.O32.5普通硅酸鹽水泥，水灰質量比控制在1.5∶1，當注漿壓力升至約3.5 MPa或出現明顯跑漿鼓漿時停止該孔注漿。

其他注漿參數、封孔措施、注漿工藝、相關的注漿安全技術措施等本文不再贅述。注漿完成至臨近2105工作面回采結束，在各條上山中布置測站對巷道圍巖變形情況進行實測，觀測結果表明：在修復及注漿工作完成后，未受采動應力影響前，巷道頂底板移近量控制在10 mm以內，兩幫移近量控制在6 mm以內，圍巖變形量基本未發展；當臨近2105工作面逐漸推采至停采線，采區上山巷道進入80～120 m的超前支承應力影響范圍后，巷道變形量開始增長加速，觀測的五條上山巷道中最大的頂底板移近量達到近50 mm，兩幫移近量最大達到65 mm，且靠近工作面的巷道左幫處變形量增長更為明顯。巷道礦壓觀測結果表明：巷道圍巖變形量增長不大，整體處于穩定及安全使用狀態。

4 結語

采區上山巷道由于服務年限久，且容易受到工作面回采的采動應力影響，其巷道支護、維護工作至關重要，本文針對某礦東翼采區的具體地質生產條件，在現場調研及研究注漿加固機理的基礎上，對五條上山巷道的維護設計了針對性的表面噴漿及“淺部—深部”圍巖耦合注漿加固方案，并進行了現場工程實踐及后續的礦壓觀測，實現了正常期間尤其是采動影響條件下對巷道圍巖的有效控制，實現了安全生產。