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注浆方法加固采区巷道施工编制

2020-11-18 06:21:20来源:励志吧0次阅读

注浆方法加固采区巷道施工

摘 要 以北皂煤矿四采区回风巷道为例,分析论述了采区巷道变形破坏的原因及注浆法加固巷道围岩的机理,介绍了注浆法加固围岩的施工工艺,并针对注浆法加固巷道围岩存在的问题提出了改进方法。

关键词 注浆加固围岩 变形破坏 采区巷道

1 注浆法加固围岩机理及必要性

注浆法加固围岩,就是针对采场及巷道内裂隙较为发育而难以维护的破碎顶板及帮部,在顶板来压前预先中介交易 SEO诊断淘宝客 站长团购 云主机 技术大厅   Skype共同创办人Niklas Zennstrom表示向裂隙内注入固化材料,以改善围岩的力学性能,提高岩体自身的强度,从而改善巷道的维护状况。  四采区上部有一条SE方向的张性背斜轴,由于它的影响,造成四采区上部煤体节理相当发育,而其回风巷正布置在这一区域内。与四采区上部回风巷毗邻的是工作面,该工作面的材料巷与四采区上部回风巷平行,间距44m。由于工作面采动的影响,四采区上部回风巷740m的锚喷巷道有400m已严重变形、掉顶、片帮,最后不得不重新架设U型钢棚;剩下的340m巷道虽没有架设U型钢棚,但喷层大部分也出现了裂纹,且发生不同程度的变形。造成巷道变形的原因主要有两方面:①由于采动的影响,巷道压力增加;②由于煤体本身节理极发育,煤体的裂隙多,在采动影响下,裂隙继续扩展,松动圈扩大,造成巷道围岩自身承载能力降低。  因此,锚喷支护在顶板来压时,喷层破裂、脱落,顶板下沉,甚至连架设U型钢段的棚体都产生严重变形。  对于破坏严重的巷道,传统的方法只能是加密U型钢支护,这样做不但消耗大量的人力、物力,而且效果也不好。经过分析论证,并结合已有的软岩支护技术成果,认为通过向支护体后注入具有固化作用的浆液提高围岩的整体性,进而提高围岩自身的承载能力,可达到减轻巷道破坏程度的目的。

2 注浆材料的选择

目前国内外主要采用高水速凝材料为固化材料,它具有可泵、速凝、早强等固化材料所需的特性。水泥浆、水玻璃的混合物不仅具有固化材料所需要的主要特性,且价格低廉;另外,我矿现有的TBW-50/15泥浆泵能达到注浆要求的泵压,故选择以水泥、水玻璃的混合物作为加固围岩的注浆材料。

3 施工工艺

围岩加固主要有打注浆孔、封孔、注浆和清洗管路等工序。

3.1 打注浆孔  注浆孔的深度以穿透裂隙带为宜,根据北皂矿松动圈的厚度1.0~2.0m的情况确定,注浆孔深为1.8m;注浆孔宜垂直裂隙面;注浆孔间距应小于每孔的扩散半径,根据测定,水泥浆的渗透半径为0.8~1.0m,所以选定注浆孔间距为1.6~2.0m、排距为1.4~1.5m。完成10m巷道注浆后,再在原两排注浆孔中间补打一排孔做为复注注浆孔,以弥补初次注浆的不足,保证围岩充分加固。3.2 封孔  封孔采用软木塞套在锚杆上,然后缠上黄麻,将软木塞与注浆锚杆一起伸入注浆孔内,在孔口用锤子等工具把软木塞楔牢。注浆锚杆是由外径φ22mm、内径φ15mm的焊接管管壁上钻φ6mm的孔加工而成。3.3 注浆和清洗管路  注浆液是由水与水泥的混合物加入水泥重量1.5%~2%的45波美度水玻璃配制而成,水灰比0.8~1.0。注浆压力保持0.8~1.0MPa,最大不超过1.2MPa。压力较高时可暂停片刻再注;待顶板及帮部渗水或淋水后,注浆孔不进浆时,停止注浆。为防止浆液从注浆锚杆中向外倒流,在注浆锚杆后部安装1个阀门,注完浆后关闭阀门,待0.5h后即将阀门从注浆锚杆上卸下打架声音很可怕。注完浆后,注浆泵、管路及阀门等要彻底冲洗干净。

4 加固效果

4.1 巷道围岩强度提高  我矿完整煤的单轴抗压强度为17.6MPa,围岩破碎时则为2.2MPa。通过注浆加固,其强度大幅度提高,围岩变得坚硬完整,给锚杆提供了坚实的着力基础,使锚杆对围岩的锚固作用得到充分发挥。每根锚杆的锚固力高于50kN,远高于现有的速凝水泥锚杆的锚固力。4.2 巷道变形量减小  在同一巷道,选择未经注浆加固的一段巷道与注浆加固部分的巷道进行对比。在受下层工作面采动影响的情况下,未注浆加固部分的巷道经10个月测试,水平方向累计变形量为60mm,垂直方向为240mm;在同样条件下,注浆加固部分的巷道经10个月测试,水平方向累计变形量为20mm,垂直方向为8mm。可见,注浆加固后,巷道变形明显减小。4.3 顶板冒落及片帮得到有效控制  注浆前,巷道开口时,顶板一般冒落0.3~0.5m,严重时冒落1.0~2.0m,帮部煤体破碎,巷道成型极差,难以维护。  注浆后,巷道开口时,顶板无冒落现象,帮部破开后见到的是水泥与碎煤的胶结体,注浆锚杆位于胶结体的中部,帮部煤体硬而不片帮,交岔点轮廓圆滑,巷道成型好。挂喷浆后,交岔点处巷道累计变形量为:水平方向15mm,垂直方向10mm,变形甚微。  同时,注浆后,围岩裂隙中充满了浆液结石体,使煤与空气隔绝,有效地防止煤的自燃。4.4 经济效益明显  过去采用锚喷支护的开拓准备巷道,往往在掘后1~2a即发生变形破坏,影响正常使用,必须采用U型钢棚进行二次支护;围岩注浆加固后,完全可使采用锚喷支护的巷道一次支护成功,避免了二次支护,支护费用每米降低了1 500元以上,且劳动强度低。  过去采煤工作面的上下顺槽在离切眼80~100m范围内严重变形,巷道断面变小,不仅造成工作面通风量的不足,而且造成推进度的减慢,且需要大量的人力、物力去扩刷两顺槽。  注浆试验成功后,把注浆推广至工作面的两顺槽,如、和下分层集中运输巷道,共计1 500m,采用注浆加固,使工作面两顺槽的维护状况明显好转,只进行正常的超前支护即可保证正常的使用断面,大大节省了巷道维护费用。

5 几点认识

(1)利用注浆方法加固采区巷道围岩,系统简单,施工方便,不影响正常生产,技术上是可行的,经济上是合理的。  (2)对于一些使用时间较长的架棚喷浆巷道,由于围岩破碎范围大,打眼安装锚杆困难,同时,巷道深部围岩注浆效果也不好,所以,最好采用长、短锚杆搭配使用,即初注用短锚杆(长1~1.2m),复注用长锚杆(1.5~1.8m)。这样,不仅能解决打眼及安装锚杆困难的问题,而且能保证注浆效果。复注时考虑到深部围岩裂隙少,将注浆压力适当加大到2~3MPa,以提高深部围岩的注浆效果。  (3)采用活接头连接注浆锚杆及注浆管路,装卸占用时间长。如能研制出一种快速连接装置,则可加快注浆速度。

第1作者简介

李云义,男,1965年生,工程师。1987年毕业于黑龙江矿院采矿工程专业,现在北皂煤矿技术科从事采掘技术管理工作,发表论文多篇。

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