15105 運輸順槽輔助巷支護加固設計與研究

侯志鵬

（山西高平科興牛山煤業有限公司，山西 高平 048400）

1 工程概況

牛山煤業15105 工作面運輸順槽頂板破碎，給安全生產帶來了隱患，因此結合現場實際情況，采用注漿改善圍巖的結構，提高圍巖的殘余強度，發揮圍巖的自承能力。

2 注漿準備工作

在巷道左幫和頂板注漿管由2 根1.5 m 長的4分鍍鋅鋼管連接而成，其中孔口1 號注漿管在端部50 cm 內點焊鐵絲，2 號注漿管上打有直徑Ф10 mm的漿液擴散孔。巷道右幫即小煤柱幫注漿管由1 根2 m 長的4 分鍍鋅鋼管制作而成，在端部50 cm 內點焊鐵絲，在另一端注漿管上打有直徑Ф10 mm 的漿液擴散孔，注漿管如圖1 所示。

圖1 注漿管示意圖

3 注漿錨桿孔的打孔

使用MQT120 錨桿鉆機打孔，鉆頭直徑為Ф32 mm。注漿錨桿的長度一般根據松動圈范圍、現有支護狀況、使用斷面要求等確定。當按圖2 所示注漿孔排列時，應使A1=2A2，其中A1為長方形ABCD 的面積，A2為ABCD 里一個注漿液孔的面積。大量工程實踐表明，煤礦巷道的圍巖注漿擴散的半徑R 值一般在1～2.5 m 之間。假設孔的間距為d，則：

根據A1=2A2，則d=1.57R。

圖2 注漿孔間距圖

因此，注漿錨桿的布設間排距最大可以為1.57 m。考慮到圍巖破碎狀況，為保證圍巖能夠注實，鉆孔排距可取為3 000 mm，一個斷面布置7 根注漿錨桿。為保證整個巷道圍巖能夠充分得到加固，左幫和頂板鉆孔深全部定為3 000 mm，注漿錨桿長3 000 m，右幫為防止漏漿，鉆孔深度全部為2 000 mm，注漿錨桿長2 000 mm，巷道圍巖注漿錨桿參數及布置圖見圖3。

圖3 巷道圍巖注漿錨桿布置圖（單位：mm）

4 注漿管的安裝

注漿管封孔材料是與注漿材料相同的雙液注漿材料，采用棉紗堵兩端，中間灌注的方式封孔，封孔長度0.5～1 m（可根據現場封孔效果調整），在1 號注漿管兩側點焊鐵絲段固定棉紗，推入注漿鉆孔內并在兩處面紗中間灌漿封孔（鉆孔封孔結構示意圖如下頁圖4 所示）。內側棉紗要厚實，防止竄漿。封孔材料與注漿材料為同一種材料。

圖4 鉆孔封孔結構示意圖

5 注漿設計流程

1）注漿系統結構。注漿系統由注漿泵、主干軟管、快速聯接頭、注漿槍等組成。注漿槍由四通閥、異徑聯接頭、快速接頭母頭、截止閥等組成，如圖5 所示。

圖5 注漿槍頭示意圖

2）注漿設備。使用ZBYSB50/18-7.5 型氣動注漿泵和QB200 型氣動攪拌桶。ZBYSB50/18-7.5 型和QB200 型氣動攪拌桶。

3）注漿壓力。壓力設定為4～6 MPa，根據現場實際情況調整。孔口注漿壓力與注漿泵壓力表顯示的壓力是不相同的，因此，在孔口設置一個壓力表，及時觀察孔內壓力，確保巷道圍巖能夠注實。

4）注漿量。注漿錨桿長度為3 000 mm，巷道水平方向加固范圍暫按4 000 mm 考慮，頂板方向仍按3 000 mm 考慮，錨桿排距3 000 mm，且假設巷道壁后圍巖全部注實，則每排注漿錨桿要加固的圍巖體積為V=（11×5.9-4×2.9）×3=159.9 m3，其中，11為需加固總長度，m；5.9 為加固總寬度，m；4 為巷道長度，m；2.9 為巷道毛寬，m；3 為一排錨桿加固寬度，m。

按照孔隙率為1%計算，每排6 根錨桿，平均每根錨桿需要注入的漿液量為：

當然，不排除部分位置圍巖孔隙率遠大于此值或者部分位置圍巖孔隙率遠小于該值而導致的注漿量的變化，每個斷面內錨桿自下而上先注底角，再注兩幫，最后注頂板。

5）注漿時間。各孔的注漿時間根據注漿錨桿位置的不同，考慮注漿泵的流量和每孔最低注漿量、視圍巖是否繼續吸漿或注漿孔周圍是否出現跑漿等靈活確定。

6）注漿工藝如圖6 所示。

圖6 注漿系統連接示意圖

7）注漿流程。作業單位準備好注漿的設備、材料、棉紗、鐵絲等材料；提前把注漿泵及其他材料（包括高壓液管、連接管、卡子、接頭等）和注漿試劑運輸到作業地點；在按照示意圖將吸液管、注漿管、泵和攪拌機連接好；開泵前注入潤滑油、開泵檢查泵是否完好、正常運轉；將每天注漿的注漿錨桿安裝在鉆孔位置，并對需要注漿的錨桿逐根進行封孔；大約15 min 后，封孔的材料達到了封堵的硬度，開始進行注漿；注漿工序：檢查注漿泵及管路的安裝、連接情況—開啟輸出閥—沖開封孔器的壓力塞—開始注入漿液—停止注漿—繼續注入漿液—注漿結束—清洗注漿設備；注入漿液的過程中，安排專人觀察設備及巷道周圍情況，當煤幫出現返漿的時候，通過間歇的注入漿液使已經注入煤幫內的漿液硬化，不停止漿液的情況下，進行封堵漏漿裂隙；注漿結束，清理現場和設備等。

6 結語

通過對牛山煤業15105 順槽注漿后將頂板松軟、破碎破、遇水膨脹的圍巖進行重新組合，構成了完整的支護結構，滿足了錨桿和錨索加固時力的傳遞，進一步提高了支護質量和效果，保證了礦井的安全生產。