壁后注浆在巷道修护施工中的应用

２０１１年第１期　中州煤炭　总第１８１期　壁后注浆在巷道修护施工中的应用　陈红涛，韩海波　（河南煤业化工集团永锦能源云煤一矿，河南禹州４６１０００）　摘要：为提高巷道修护效率，最大限度提高围岩自身支承能力，对破碎巷道进行锚网索喷后，采用在巷道壁后　密实注浆方法，使破碎围岩凝结成为一体，提高破碎岩块之１＂４摩擦因数，使之形成二次自然拱，起到自身支承　的支护作用。该法在施工时可以滞后扩修地点，与其他工艺平行作业，有效提高修护效率及支护强度，对大　工程量巷道扩修施工有着显著的经济效益及社会效益。此方法在河南永锦能源云煤一矿试行，效果良好。　关键词：巷道修护；围岩破碎圈；支承应力；注浆锚杆；密实注浆　中图分类号：ＴＤ３５３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—０５０６（２０１１）０ｌ一００６０—０２　大采深、高应力集中区巷道修护一直是困扰煤　矿井下安全生产的难题，河南煤业化工集团永锦能　源云盖山煤一矿（简称云煤一矿）通过探索研究，采　锚杆且无挂网封闭，在ｌ０多年的服务期限中大部分　管缝锚杆已腐锈失效，加上开采扰动，目前大部分巷　道浆皮开裂、嗣岩离层收缩变形严重，严重制约着矿　用锚网索喷４－２９Ｕ型钢棚喷＋壁后密实往浆进行失　修巷道支护的方法，取得了良好效果，巷道支护质量　井安全生产。为此，矿＿井在２００９年底及２０１０年对　主要巷道展开了全面扩修。　大幅度提高，保证了矿井安全生产。　２支护方案优选　（１）锚网索喷支护。巷道扩修初期采用锚网索　喷支护，考虑到巷道匍岩破碎圈较大，采用　２０　ｍｍ　１　矿井概况　云煤一矿是永锦公司３对矿井之一，于ｌ９９４年　９月开工建设，２０００年６月建成投产，２００９年实际　×２　５００　１Ｉ１＂１１１等强锚杆、　３．５　ｍｍ（１０　）冷拔丝编制　核定生产能力为４５万ｔ／ａ。采用二斜一立开拓方　式，中央分列抽出式通风，开采二　煤层，煤厚平均　４．３　ｍ。２００９年瓦斯等级鉴定结果为瓦斯相对涌出　量４．３３　ｍ　／ｔ，绝对涌出量４．０５　ｍ　￣ｒａｉｎ，属低瓦斯矿　井。煤层自燃倾向等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层；煤　尘干燥无机挥发分为１７．２６％，具有爆炸危险性。　的方格钢丝网，　１５．２４　ｆｉｌｍ×８　０００　ｍｍ锚索加喷浆　封闭。锚杆间排距均为７００　ｍｍ，锚索间距２　０００　ｍｍ。该支护形式属主动支护，通过锚杆、锚索悬吊　组合补强作用，改变了围岩的应力状态。但由于巷　道围岩松软、破碎，锚同端锚固不到坚硬岩体中，受　压后变形量大，喷浆体易与围岩体一起松动脱落，达　不到预期的支护效果。　矿井水文地质条件简单，正常涌水量为９０　ｎ　／ｈ，最　大涌水量ｌ２０　ｍ　／ｈ。　井田范围内地质构造简单，二．煤层直接顶为　（２）锚网索喷＋２９Ｕ型钢棚喷联合支护。考虑　到单纯锚网索喷的优缺点，后期采用了在主动支护　的基础上加上ｕ型钢可缩性支架复合支护。ｕ型　钢可缩性支架虽仍属被动支护，但在压力作用下通　过梁、腿曲率半径的改变及梁腿结合部位的适量滑　厚层中粒砂岩，局部为粉砂岩和砂质泥岩，但煤层较　松软，底板为泥岩和炭质泥岩，较松软、易底鼓。矿　井主要巷道布置在煤层底板中，设计顶板岩柱在１３　～１５　ｒｆｌ，但在施工过程中由于煤层赋存条件变化，局　移，起到了“以柔克刚、缓冲让压、稳定支护”的作　用，在锚网索喷支护后仍不能控制围岩变形时架可　缩性支架二次加固。这样既保证了锚网支护的主动　部顶板岩柱减小到５．０　ｍ左右，最小处已揭露煤层。　巷道为锚喷支护，局部压力大地段套１＝字钢棚或木　棚加固。由于巷道布置的原因，另加早期建井施工　不规范，采用管缝锚杆喷浆支护，大面积无锚杆或缺　收稿日期：２０１０—１０—２８　支护作用，充分利用了同岩的自承原理，又保证了在　大破碎圈地段形不成围岩承压圈时的可缩性让压支　护作用，起到了取长补短、优势互补的良好支护效　果。但对于巷道压力大、围岩整体破碎地段，该支护　方式仍属被动支护，围岩应力进一步加大时巷道会　作者简介：陈红涛（１９６５一），男，河南禹州人，工程师，１９８７年毕业　于焦作煤炭工业学校，现从事煤矿技术管理工作。　・６０・　２０１１年第１期　陈红涛等：壁后注浆在巷道修护施工中的应用　总第１８１期　不断缩小变形，不能保证巷道的有效支护断面。　（３）锚网索喷＋２９Ｕ型钢棚喷＋壁后密实注浆　支护。上述２种支护方式的缺点究其根源在于不能　很好地发挥围岩自身的支承作用。本着改善原岩应　力、提高围岩自身承载作用的目的，查找了相关资　料，借鉴了其他矿井的成功经验，把巷道壁后密实注　浆理论引入到巷道支护中去。通过注浆充填巷道围　岩松散岩块，使破碎围岩凝结成为一体，提高破碎岩　块之间摩擦因数，使之形成二次自然拱，起到自身支　承的支护作用，对锚杆、锚索主动支护作用进行了加　强　。　３　方案实施　通过考查，引进了ＢＱＤ２５型中空注浆锚杆。该　锚杆采用中空管材，加工螺纹后制成，杆体外径２５　ｍｍ，壁厚５　ｒｎｍ，杆长２．５　ｍ，配套钢质螺旋倒楔式　锚头、止浆塞、垫板及注浆连接头等组成构件，可以　使用矿用风动凿岩机打眼，注入中空锚杆后配外用　注浆泵注浆。在井下现场试验后发现，厂家生产的　止浆塞不能起到很好的止浆作用，后用破布及道钉　代替，注浆压力达到了３　ＭＰａ以上，取得了成功。通　过现场试验，获得了止浆方法、注浆管路连接、注浆　泵故障排除、水泥浆配比比例及水泥浆壁后扩散半　径等宝贵经验及相关参数。’　考虑到中空锚杆注浆锚杆只是起到了一个注浆　通道的作用，且锚杆本身费用较高，故可以用风钻打　眼，用镀锌钢管短节作为注浆通道插管，从而代替中　空注浆锚杆。通过反复试验，最后确定了使用６００　ｍｍ长的镀锌钢管作为插管，插管插人侧加工倒扣　马牙，用以加大插管外冲摩擦力，插管外露端加止浆　阀门，用以控制中终止注浆，阀门外连接注浆软管连　接插头的注浆连接机构。根据注浆试验确定了以下　注浆参数：注浆孑Ｌ深度１．０　ｍ，注浆孔排距４．０　ｍ，每　排根据巷道断面大小打３～５个注浆孔，浆液水灰比　为０．６：１，注浆终止压力为２．０　ＭＰａ，检验方法为另　打孔注水，注水压力迅速达到１．０　ＭＰａ为合格（图　１）。另外可以先行实施锚网索喷或架可缩性ｕ型　钢棚喷，待后期再进行密实注浆，有效提高了巷道扩　修速度。　４效果分析　对矿井四西车场进行锚网索喷＋２９ｕ型钢棚喷　＋壁后密实注浆支护，效果较好，巷道质量明显改　图１注浆示意　观，扩修后未发现巷道失修和严重变形，保证了矿井　安全生产。另在矿井副井口黄土层砌碹巷道进行了　注浆防漏水试验，对注浆参数调整后，试验取得了成　功。此支护方式正在矿井全面推广应用。　通过对老巷道的扩修支护改革，避免了多次反　复修护，提高了扩修效率，降低了材料消耗，取得了　良好的经济效益及社会效益。　５存在问题及建议　支护形式优化后，起到了预期效果，但在实践中　也发现了一些问题。　（１）注浆前必须对巷道进行喷浆封闭，即使封　闭后也容易在巷道底角交岔点出现跑浆问题；另外　有时１个注浆孔注浆达几十吨水泥，效率较低。通　过分析认为，可以采用间歇注浆、多轮循环注浆等解　决跑浆、注浆效率低等问题。　（２）部分巷道扩修注浆后一段时间，发生底鼓　现象。分析认为上述支护方式主要是对巷道底板以　上围岩存在状态及支承应力进行了改变，但底板围　岩并没有完全进行改造，上覆岩层把矿山压力传到　了较软的底板岩层。因此，需要对巷道底板进行加　固。由于巷道底板不便于全面封闭，且打眼插管存　在一定难度，可考虑利用自进式注浆锚杆进行注浆　加固。　６　结语　对矿井失修巷道扩修后支护形式进行了优化，　确定在软岩或破碎岩层中采用锚网索喷＋２９Ｕ型钢　棚喷＋壁后密实注浆支护形式，不仅使巷道维修次　数大大减少，整体支护费用降低，而且改善了矿井整　体面貌，消除了被动支护给矿井带来的片帮、冒顶等　安全隐患，具有很高的推广应用价值。　参考文献：　［１］　东兆星，吴士良．井巷工程［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，　２００６．　（责任编辑：秦爱新）　・６１・