礦井冒落區充填加固注漿探討

趙春陽

(七臺河市鹿山優質煤有限公司，黑龍江 七臺河154600)

煤礦礦井巷道工作面遇破碎帶極可能出現冒頂，注漿是進行巷道局部加固地層比較有效的一種方法。一般而言，冒落區采用的注漿方法是先直接鉆孔進行注漿充填加固，再進行管棚注漿充填加固。這兩種方法的注漿加固前都必須施工止漿墻。

1 采空區直接鉆孔注漿充填加固

采空區直接鉆孔注漿充填加固的方法適合冒落區(帶)較短、破碎帶地層具有一定可注性的情況，施工比較簡單，易于操作，效果較好。造孔主要在止漿墻的上拱部，一般鉆孔仰角3°～5°，間距300～500 mm，鉆孔深度根據具體冒落帶長度進行確定，通過埋設的注漿管注漿用以加固其冒落區(帶)。具體充填加固注漿施工步驟包括如下幾個方面：

(1)在工作面砌筑止漿墻，封閉冒落區(帶)。

(2)在止漿墻預留位置造孔，由于破碎地層極易塌孔埋鉆，必須選用扭矩力較大的鉆機。

(3)在鉆孔施工結束后，馬上注漿。注漿選用中壓大流量注漿泵，漿液先稀后濃，一般采用單液水泥漿，需要時也可采用化學漿液充填。

(4)注漿養護結束后，在注漿加固區施工檢查孔，如果注漿效果非常好，冒落區(帶)巳充填加固，就可以進行掘進施工；如果注漿加固效果不太好，必須再施工鉆孔補充注漿，直至滿足規范標準要求時為止。

(5)掘進工作必須采取短掘短砌的方式施工，以快速掘進通過冒落區(帶)。

2 采空區管棚注漿充填加固

管棚是將一組鋼管沿掘進荒徑外設計好的角度打入地層內，或先根據設計角度鉆好鉆孔，然后再將鋼管(或鉆桿)送入孔內，鋼管與其他支架結構組合形成棚架預支護加固體系，承受來自于上部地層的載荷。通過鋼管上的注漿孔向地層進行注漿，加固破碎地層，提高地層的強度。管棚注漿是一種超前支護加固技術方法，適合用于已冒落區的加固處理，而對松軟、破碎、易坍塌的掘進工作面必須進行預加固。

2.1 管棚注漿充填加固的主要作用

(1)梁拱的安全效應：在礦井巷道前方預設的管棚，以工作面和后方支撐作為支點，形成一個梁式結構，承受圍巖壓力，能有效抑制圍巖松動和垮塌。

(2)加固的安全效應：注漿漿液壓入圍巖裂隙，使巖體膠結、固結，改善軟弱圍巖的力學性質，增強圍巖的自承能力，實現加固鋼管周邊破碎帶的目的。

(3)環槽的安全效應：工作面爆破出現的爆炸沖擊波和氣體擴展遇到管棚后被反射、吸收，降低了反向拉伸波導致圍巖破壞及擾動。

(4)確保施工安全可靠的作用：管棚支護的剛度較大，在施工時對冒頂塌落體能夠起緩沖的作用，即使有時管棚失穩，它的破壞也不會加大。

2.2 管棚注漿的施工工藝

管棚通常采用42～108 mm的鋼管，鋼管上對稱鉆孔，形成花管，鉆孔直徑大約8～10 mm。采空區管棚注漿充填加固的主要施工步驟如圖1的超前管理注漿施工工藝示意圖所示：

圖1 超前管棚注漿施工工藝示意圖Fig.1 Construction process of advance pipe shed grouting

(1)首先在工作面砌筑止漿墻，以封閉冒落區；其次在管棚設計孔位預埋孔口管。在施工止漿墻時，采用碎石、矸石或噴射混凝土，盡可能充填冒落區。

(2)冒落區頂部如果不能用碎石、噴射混凝土充填飽滿時，也可用化學發泡材料通過管路進行快速注漿充填。

(3)根據設計管棚的方位、角度，用鉆機鉆到設計孔深，插入42～108 mm的鋼管，在成孔比較困難時，必須直接用鋼管或鉆桿跟管鉆進，穿過冒落區進入完整巖層后，將鋼管或鉆桿留在孔內，再用鋼管對冒落區進行充填固結注漿，在冒落區上方形成扇形管棚及加固區，如圖2超前管棚布置示意圖的所示。管棚間距通常為200～300 mm。

1—管棚；2—巷道

(4)在鉆進一旦漏漿時，必須采用水泥漿作為循環液，充填冒落區的空隙。

(5)在鉆進到孔底后，用濃水泥漿或其他速凝漿液對冒落區實施充填，直到充滿返漿時止。