底板加固技術研究與應用

李金龍 霍超 劉強

摘要：隨著現代煤礦開采深度的增加，巷道圍巖應力也在逐漸變大，這將會引起巷道變形、底鼓等，本文以某礦井盤區泵房底鼓治理為例，通過對巷道底板進行設計施工鉆孔，鉆進達到一定深度后，對其進行注入一定水灰比的水泥漿以達到封堵圍巖裂隙及加固底板的目的。

關鍵詞：底鼓;應力集中;底板加固;注漿

引言

長期以來，巷道底鼓是煤礦井下常見但又難以處理的一類巷道破壞形式，隨著開采深度及巷道斷面的增加，巷道底鼓越來越突出。據統計，巷道底鼓量約占頂底板移近量的2 /3 ～ 3 /4，底鼓直接影響著煤礦的運輸、通風及行人，制約著煤礦的安全高效生產。

一、項目立項的背景及其目的、意義

礦井地質條件復雜，巖層多為軟巖，礦山壓力大，導致井下巷道、泵房等空間區域多處出現底鼓現象，特別是盤區泵房尤為嚴重，從而致使排水泵基礎不穩定，影響排水效率，嚴重威脅礦井安全生產。隨著工作面的不斷開采，礦井涌水量加大，為確保礦井生產安全，對于影響泵房排水的底鼓現象必須采取底板加固處理。

巷道圍巖在持續的壓力下會通過兩幫將載荷傳遞到巷道底板，這樣在底板、底角處支護結構的關鍵部位通常會產生應力集中，而產生巷道底鼓。所以有必要進行巷道底板注漿加固。底板注漿是加固底板圍巖最有效的方法，漿液注入到底板圍巖弱面和裂隙內，充填的同時把底板巖體膠結起來，提高底板圍巖的整體性，一方面起到了封堵水源的作用，另一方面改變了底板受力狀態及底板應力傳播路徑，使得兩幫圍巖應力無法直接作用到底板上。

二、項目實施的基本情況

1、底板加固基本情況

底板注漿加固是利用漿液把圍巖的各種弱面充實，并把弱面充填體和四周巖體重新膠結起來，形成漿液擴散加固拱，從而提高圍巖的整體穩定性及其力學性能。利用漿液充填圍巖裂隙，配合錨索的作用，大幅減少失錨現象，因此能使得硐室。

底板能承受更大的載荷，提承載能力，擴大支護結構的有效承載范圍，強化支護結構的整體性，改善支護結構的承壓能力。

盤區泵房底板加固共施工注漿鉆孔33個，相鄰鉆孔間隔2米。其中盤區集中擴容泵房施工鉆孔14個，盤區集中排水泵房施工鉆孔19個。

2、鉆孔結構

鉆孔采用氣動鉆機進行施工，每孔深為深13米，鉆孔直徑113mm，孔內下13米的1×19S-21.80鋼絞線3條組成錨索束，用P.0 52.5水泥漿進行注漿固結。

3、注漿工藝

礦井技術人員在綜合分析底板加固相關資料的基礎上，對盤區泵房底板加固注漿工藝進行優化。

為保證注漿質量，底板加固鉆孔共分兩個階段進行注漿，第一段是將注漿管插入鉆孔至孔底，用注漿泵將按照水灰比2：1配好的水泥漿注入鉆孔，使其從孔底向上返漿。待沉淀凝固24-48小時后，再進行第二階段加注，由于水泥會沉淀，所以沉積凝固后鉆孔的上半部分為清水，此時我們需要再次將注漿管插入孔內直至不能下伸為止，用注漿泵注漿使其返灌漿液量不少于40L。

待孔內漿液凝固后用鎖具將錨索盤進行固定，之后在其表面澆筑路面即可。

盤區泵房底板加固鉆孔于2018年10月10日開始施工，2018年11月18日結束，歷時39天，施工鉆孔總數33個，總深度為429m，孔內下1×19S-21.80鋼絞線共99根。

三、技術創新點及適用性

1、創新點

通過采取底板注漿加固防治水技術措施，加固了硐室底板增強了底板抗壓能力，堵住了充水通道，從長遠看此次注漿堵水加固了硐室底板，堵截了硐室充水水源，使盤區泵房受底板水侵蝕強度減小，減慢了硐室變型速度、減少了維修成本。

2、適用性

底板注漿加固技術可有效解決深部軟巖硐室、巷道底鼓問題，同時也為深部開采礦井解決了周而復始處理底鼓的問題，為礦井正常組織生產起到了一勞永逸的效果，因此礦井深部硐室、巷道及空間出現以上類似情況時，注漿加固技術可推廣使用。

四、成果轉化和推廣應用的條件及前景

底板注漿加固是利用漿液把圍巖的各種弱面和裂隙充實，并把弱面充填體和四周巖體重新膠結起來，形成漿液擴散加固拱，從而提高圍巖的整體穩定性及其力學性能，頂幫注漿后使得作用在頂部和幫部的圍巖壓力傳遞到巷道底板，所以底板注漿加固是控制軟弱泥巖巷道底鼓的重要技術手段。根據本項目的適用性，該項目可在全礦井推廣使用。

結束語

注漿孔的間排距決定于漿液在巷道底板中的擴散范圍，當間距過大時漿液的擴散很難對巷道底板進行有效的加固，擴散加固圈難以相連。當間排距太小時，常會造成人力、物力的浪費，使得加固成本增加。因此需要精確控制漿液濃度和間排距。

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（作者單位：陜西正通煤業有限責任公司）