利用注漿加固技術對煤倉圍巖進行加固

姜士濤

摘 要：階段儲運煤倉服務年限長是煤礦生產過程中的重要環節，在煤礦生產過程中起著特別重要的作用，對煤礦連續生產意義重大。在對以軟巖為主煤倉圍巖進行注漿加固過程中，通過優化設計注漿矢量鉆孔及對水泥-水玻璃（CS）雙漿液配合比進行合理選擇，使其凝固速率達到可控，合理布局注漿順序提高漿液滲透半徑內巖體裂隙充填程度，將破碎松軟的圍巖加固且形成一個整體，從而提高了巖體強度，使巖體的整體性增強，保持穩定而不易破壞，達到了最佳的支護效果，為今后其它注漿加固圍巖施工提供了參考和經驗。

關鍵詞：注漿;加固圍巖;矢量鉆孔;雙漿液配合比;注漿順序

1、-690～-760階段煤倉概況

-690～-760階段煤倉的圍巖松軟、壓力大且穿煤加之在斷層破碎帶中，將給礦井安全生產帶來很大的危害。能否對煤倉圍巖人工進行加固至關重要，經過研究決定利用注漿加固技術對煤倉圍巖進行注漿加固。進而以達到提高巖體強度，將破碎松軟的圍巖加固且形成一個整體，使巷道的整體性增強，保持穩定而不易破壞，達到了最佳的支護效果，有效的控制巷道的變形，保證礦井的連續生產穩定進行。

2、注漿加固施工方案的選擇

在注漿加固煤倉圍巖工作中，合理選擇注漿材料十分重要，它關系到注漿工藝、工期、成本和效果，基本分為硅酸鹽類和化學類漿液兩大類。但由于化學漿的價格非常高，所以本次施工決定采用水泥-水玻璃（CS）雙漿液來進行注漿加固施工。

3、施工方法

3.1 水泥-水玻璃（CS）雙漿液注漿加固技術

水泥-水玻璃（CS）雙漿液是以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定的比例，采用雙液方式注入。其中水玻璃主要起到速凝作用，根據摻入的多少來調節漿液凝結時間，摻入的水玻璃濃度越大凝結時間越短，可使水泥漿急驟硬化。這種漿液克服了單液水泥漿的凝結時間長且難以控制、動水條件下結石率低等缺點，提高了水泥注漿的效果，擴大了水泥注漿的范圍。

3.2 水泥-水玻璃（CS）雙漿液注漿堵水施工工藝：

一般而言，注漿的效果好壞取決于漿液滲透半徑內巖體裂隙充填程度，充填率越高，注漿的效果越好。充填程度與鉆探工藝、注漿工藝和制漿工藝有密切關系。

3.2.1優化設計注漿矢量鉆孔的布置：

為了能盡最大限度增大漿液滲透半徑提高巖體裂隙充填程度，達到較高充填率、得到更好的注漿效果。找到巖體內存在的可穿最多透水裂隙的矢量鉆孔，得到穿過最多裂隙的最優加固孔，杜絕無效孔，減少低效孔，優選最優孔。特設計了一套加密、向四周輻射、深淺相間的矢量鉆孔，鉆孔參數為：

淺部孔深度：1.5m? ?中部孔深度：3.5m? ?深部孔深度：6.5m

孔口間距：0.6m? 孔排距：0.6m。

鉆孔由倉壁向四周輻射布置：輻射角度15-30°

3.2.2水泥-水玻璃（CS）雙漿液配合比的合理選擇：

水泥-水玻璃（CS）雙漿液的配合比和質量直接影響注漿的質量，所以調節好雙漿液的比例至關重要。

根據雙漿液中水玻璃濃度越小，終凝時間越長，而初凝時間變化不大這個非常重要的特性。共采用三種配比方式：

1#漿液：低濃度玻璃水（終凝時間較長）的雙漿液;

2#漿液：中等濃度玻璃水（終凝時間適中）的雙漿液;

3#漿液：高濃度玻璃水（終凝時間較短）的雙漿液;

3.2.3注漿順序：

注漿所使用的注漿泵型號為ZBQS-12/10礦用氣動雙液注漿泵。

首先，用低濃度玻璃水（終凝時間較長）的1#雙漿液向深孔（3.5m孔、6.5m孔）的封孔器注少量漿液，待達到壓力封孔器膨脹封好孔后停止注漿。然后，用高濃度玻璃水（終凝時間較短）的2#雙漿液向淺孔（1.5m孔）進行注漿，并隨時注意是否有漿液從裂隙外漏，如有漏液停止注漿，馬上用布頭進行封堵后再繼續注漿。淺孔注滿漿待其基本初凝后，此時淺部圍巖封堵完成已基本形成帷幕，再開始進行中部孔注漿然后再進行深部孔注漿。

中部孔及深部孔注漿時采用中等濃度玻璃水（終凝時間適中）的3#雙漿液注漿，由于淺孔漿液的終凝時間只有5.36 min，此時外部已形成帷幕，有了一定承壓能力阻止漿液外漏，為了擴大漿液滲透半徑、提高裂隙充填程度及充填率、增加巖體承壓能力，此時注漿壓力必須在0.5MPa以上，漿液必須注滿。漿液注滿后，深孔骨架鋼管撤完后要進行注漿封孔，注漿結束。

4、效果檢驗（施工前后對照）

現場用錨索機往煤倉壁打眼觀察發現，破碎松軟的圍巖已加固且形成一個整體，人工加固的圍巖厚度達到了8米以上。使煤倉圍巖的整體性增強，保持穩定而不易破壞，達到了最佳的支護效果，有效的控制巷道的變形。

5、技術創新點

此次注漿施工通過優化設計注漿矢量鉆孔的布置，把穿過最多裂隙的矢量作為巖體加固的矢量鉆孔，最大限度的得到穿過最多裂隙的最優加固孔。通過對水泥-水玻璃（CS）雙漿液配合比進行合理選擇，使其凝固速率達到可控。對注漿的先后順序進行合理布局，達到了擴大漿液滲透半徑、提高裂隙充填程度及充填率，起到增加巖體承壓能力的目的。

此次煤倉圍巖注漿加固施工通過理論分析和現場實踐證明：此法施工達到預期效果，將松散破碎的圍巖膠結形成再生圍巖整體，提高了巖體內聚力、內摩擦角及彈性模量，從而提高了巖體強度，將破碎松軟的圍巖加固且形成一個整體，使巷道的整體性增強，保持穩定而不易破壞，達到了最佳的支護效果，不僅可確保注漿質量加強巷道圍巖強度，而且還可以大幅度降低造價和縮短施工周期。為今后其它注漿加固圍巖施工提供了參考和經驗。

參考文獻

[1]馬國彥教授.《煤礦井巷工程軟圍巖灌漿加固新技術研究》

[2]《煤礦安全規程》.2011

[3]張國樞.《通風安全學》.中國礦業大學出版社