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，即專用復(fù)合型水泥，水固比1:3，俗稱“稠漿”。堵漏可采用專用止?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長鋼管實(shí)施幫頂淺部圍巖注漿。注漿前使用堵漏劑對孔口進(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；或以劈裂注漿孔周圍3m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，通過底板注漿鋼管注漿，增加該區(qū)域圍巖強(qiáng)度，截?cái)嗤ㄟ^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，對巷道注漿后承壓抗變形能力進(jìn)行了觀測。
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，見圖2。漿液采用MZM70無機(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,最長注漿深度為2740mm。
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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，因而沒有發(fā)現(xiàn)漿液的存在），最長注漿深度為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
通過對巷道圍巖的變形量觀測，以及對非試驗(yàn)段觀測對比分析，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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