大平礦劈裂注漿與注漿錨索聯(lián)合支護(hù)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)
大平礦自2020年4月17日在S2S6工作面回順應(yīng)用注漿加固技術(shù),通過(guò)注漿承壓蓋板、注漿錨索和底板注漿鋼管等新技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用,使巷道圍巖在頂板、兩幫和底板形成三向高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)體,解決軟巖巷道圍巖變形嚴(yán)重的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了回采巷道不需二次翻修,取得了較大的安全、經(jīng)濟(jì)效益。
一、?注漿技術(shù)
1.工藝流程。原支護(hù)巷道表層噴漿→淺部圍巖承壓蓋板注漿加固→深部圍巖注漿錨索注漿加固→底板注漿鋼管注漿加固。
2.漿液配比及堵漏。注漿配方、配比采用注漿錨索供方產(chǎn)品配方、配比,即專(zhuān)用復(fù)合型水泥,水固比1:3,俗稱“稠漿”。堵漏可采用專(zhuān)用止?jié){塞,也可利用漿液材料自制堵漏劑堵漏。
3.表層噴漿施工及目的。巷道進(jìn)行注漿前,提前對(duì)巷道進(jìn)行噴漿,使巷道表層圍巖得到加固和封閉,為構(gòu)筑注漿蓋板打下基礎(chǔ),避免漿液外漏,提高注漿蓋板施工時(shí)漿液的向深部劈裂擴(kuò)散的能力。
4.淺部圍巖承壓蓋板注漿加固施工及目的。在巷道噴漿后,采用1~2m長(zhǎng)鋼管實(shí)施幫頂淺部圍巖注漿。注漿前使用堵漏劑對(duì)孔口進(jìn)行封堵,避免漏漿。當(dāng)注漿壓力達(dá)到2MPa,流量為1L/min以下,且連續(xù)2分鐘,結(jié)束注漿;或以劈裂注漿孔周?chē)?m半徑內(nèi)四處漏漿為停止劈裂注漿標(biāo)準(zhǔn)。其目的在于,使巷道淺部圍巖膠結(jié)成一個(gè)強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好、穩(wěn)定性高的新結(jié)構(gòu)體。
5.深部圍巖注漿錨索注漿加固施工及目的。在巷道噴漿構(gòu)筑承壓蓋板后,可利用注漿錨索對(duì)巷道3~5m深處圍巖進(jìn)行進(jìn)一步的注漿加固,最大注漿壓力可達(dá)8MPa。其目的在于,在單獨(dú)進(jìn)行淺部圍巖注漿加固不能滿足要求的情況,利用注漿錨索對(duì)深部圍巖進(jìn)行更大范圍和更高強(qiáng)度的加固。同時(shí)實(shí)現(xiàn)注漿錨索的全程錨固。
6.底板注漿鋼管注漿加固施工及目的。沿巷幫與底板交線,按45°施工注漿孔,利用鋼管注漿,鋼管長(zhǎng)度一般不小于巷道寬度的二分之一,按漿液擴(kuò)散半徑確定間距。其目的在于,通過(guò)底板注漿鋼管注漿,增加該區(qū)域圍巖強(qiáng)度,截?cái)嗤ㄟ^(guò)兩幫向底板傳遞的壓力,達(dá)到減少巷道底臌的目的。
二、回順及運(yùn)輸斜巷加固段施工方案
S2S6工作面長(zhǎng)300m,平均煤厚12.7m,埋深-700m,現(xiàn)已回采結(jié)束,正進(jìn)行三機(jī)拆除?;夭善陂g,回順劈裂注漿加固與注漿錨索工業(yè)性試驗(yàn)段共分為六段進(jìn)行施工,在回順135m到回順口、運(yùn)輸斜巷沿線采取注漿加固措施,對(duì)巷道注漿后承壓抗變形能力進(jìn)行了觀測(cè)。
1.施工方案。巷道噴漿封閉后,先在巷道2m圍巖范圍利用鋼管注漿構(gòu)筑承壓蓋板,然后施工注漿錨索,實(shí)現(xiàn)深部圍巖注漿和錨索全程錨固。
2.承壓蓋板施工工藝。劈裂注漿孔口均勻布置在巷道輪廓線上,每排布置9個(gè)劈裂注漿孔,眼孔間距1.2m,兩側(cè)最下排劈裂注漿孔角度不小于45°,深度4m;其余眼孔深度2m,巷道原支護(hù)棚距0.6m時(shí),排距為2.4m;棚距0.7m時(shí),排距為2.1m,見(jiàn)圖1。漿液采用水固比0.52:1的復(fù)合可控水泥漿液,其中劈裂注漿劑占固料的8%、Po52.5級(jí)普通硅酸鹽水泥占固料的92%。利用寸管加工成長(zhǎng)度為1.2m注頭進(jìn)行劈裂注漿,劈裂注漿壓力≥3MPa時(shí)停止劈裂注漿。劈裂注漿采用ZBY50/7-11型電泵劈裂注漿。
圖1 ?巷道劈裂注漿孔布置示意圖
3.注漿錨索施工。注漿錨索規(guī)格為Ф21.8×7300mm,布置形式為在巷道頂板正中布置1根,以此錨索為基準(zhǔn)向兩幫每間隔1.4m施工1根錨索,每排布置5根錨索。巷道原支護(hù)棚距0.6m時(shí),排距為1.2m;棚距0.7m時(shí),排距為1.4m,見(jiàn)圖2。漿液采用MZM70無(wú)機(jī)注漿料配制,水灰比為1:3.2。注漿壓力≥8MPa時(shí)或注漿錨索孔口外側(cè)有漿體擠出為停止注漿標(biāo)準(zhǔn)。注漿錨索采用QZB-15/9型氣動(dòng)注漿泵注漿。圖2 ?注漿錨索布置示意圖
三、注漿效果分析
采用鉆孔窺視等方法確定了漿液的擴(kuò)散半徑和漿液的擴(kuò)散深度,再結(jié)合對(duì)圍巖力學(xué)參數(shù)、微觀結(jié)構(gòu)、成分以及變形情況等方面的測(cè)試結(jié)果,作出了注漿效果評(píng)價(jià)。
1.平礦蓋板注漿的漿體擴(kuò)散半徑在1200~2300m之間,如圖3。最短注漿深度為570mm,最長(zhǎng)注漿深度為2740mm。
?圖 3 大平礦蓋板注漿效果示意圖
2.深部圍巖注漿錨索注漿效果評(píng)價(jià)。注漿錨索的漿體擴(kuò)散半徑600~2100mm之間,如圖4。漿液的最短注漿深度為0mm(在3#~4#注漿錨索中心窺視孔內(nèi)未發(fā)現(xiàn)漿液,窺視中發(fā)現(xiàn),該區(qū)域圍巖較為完整,裂隙不發(fā)育,因而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漿液的存在),最長(zhǎng)注漿深度為2430mm。
圖 4 大平礦注漿錨索注漿效果示意圖
四、聯(lián)合支護(hù)效果
通過(guò)對(duì)巷道圍巖的變形量觀測(cè),以及對(duì)非試驗(yàn)段觀測(cè)對(duì)比分析,非試驗(yàn)段的巷道中高日收縮量高達(dá)15mm,中寬日收縮量為5mm,并出現(xiàn)底臌現(xiàn)象,需要翻修。運(yùn)輸斜巷及回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷采用圍巖劈裂注漿施工承壓蓋板加固與注漿錨索聯(lián)合試驗(yàn)段的巷道中高日收斂量6-7mm,累計(jì)最大收斂量350mm,巷道中寬日收斂量2-3mm,累計(jì)最大收斂量145mm,巷道基本保持原樣,有微量底臌,滿足工作面回撤要求,實(shí)現(xiàn)了不需要巷道翻修的目的,取得了較大的安全與經(jīng)濟(jì)效益。
圖7 只施工承壓蓋板注漿的回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷頂板部分略有變形,但不影響正常生產(chǎn)
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