1礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀1．1年產(chǎn)量不斷提高 五溝煤礦于2008年3月28日正式投產(chǎn)， 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為60萬噸年，服務(wù)年限為 52年。通過企業(yè)上下一直努力，礦井產(chǎn)量逐年遞 增，2010年礦井生產(chǎn)能力150萬噸 年。 1．2礦井安全生產(chǎn)影響因素 五溝煤礦由于井田內(nèi)煤系巖層構(gòu)造復(fù)雜， 開采條件具有軟巖分布范圍廣、高應(yīng)力、斷層 多、落差大等特點(diǎn)，其中南翼開拓準(zhǔn)備巷道基本 布置在1O煤層頂板中，距1O煤層法線距離 15m-3Orn,-：7~ [圍巖主要有鋁質(zhì)、粉砂質(zhì)泥巖，泥 巖，細(xì)粉砂巖，經(jīng)試驗(yàn)，破壞時(shí)的應(yīng)力分別 28MPa(側(cè)壓)、14MPa(頂壓)、30MPa(底壓)左 右，強(qiáng)度較低，巷道屬軟巖巷道，采掘集中，采動(dòng) 壓力影響范圍平距為160m-230m。2巷道失修原因分析2．1巷道失修狀況 由于南翼軌道大巷主要采用單一錨網(wǎng)噴支 護(hù)，在地質(zhì)構(gòu)造帶及多次撥門、貫通影響，由于 缺少錨索支護(hù)錨固長度較短，導(dǎo)致錨桿懸吊和 組合梁作用難以發(fā)揮，施工一年后，巷道頂、幫 噴體出現(xiàn)開裂脫落；底板出現(xiàn)底鼓，軌道傾斜， 水溝幫被擠壓、垮落現(xiàn)象，后對(duì)頂板打錨索、進(jìn) 行返修，半年后，巷道又出現(xiàn)嚴(yán)重失修。反復(fù)多 次均不能徹底治理。 2．2巷道失修主要原因 2．2．1巷道與開采煤層的空間關(guān)系不合理。 從目前五溝煤礦采區(qū)內(nèi)煤層的開采看，由于采 面接替緊張，工作面開采后穩(wěn)定期短，巷道受連 續(xù)采動(dòng)影響，多次采動(dòng)的應(yīng)力疊加造成巷道失 修嚴(yán)重。 2．2．2五溝煤礦巷道失修的主要原因是巷 道巖陛條件差、支護(hù)強(qiáng)度不足，受采動(dòng)影響后極 易破壞。為此，除了提高巷道的支護(hù)強(qiáng)度外，采 用錨桿注漿加固是解決巷道失修的主要方法。3五溝煤礦錨桿注漿技術(shù)的發(fā)展歷程3．1五溝煤礦在2007～2010年間工作面回 采后導(dǎo)致軌道大巷系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p毀，不能正常服 務(wù)；由于預(yù)先采用了錨桿注漿加固，回采后大巷 變形量不大，簡易維修后大巷得到了有效的維 護(hù)。 3．2在此實(shí)踐基礎(chǔ)上，1018工作面距南一 采區(qū)軌道大巷法向距離為3l米，在回采動(dòng)壓影 響之前，對(duì)相關(guān)的運(yùn)輸巷道采取了預(yù)先錨桿注 漿加固，。2005年3月份，當(dāng)1018工作面推進(jìn)到 距南一采區(qū)軌道大巷150米(平距)時(shí)，對(duì)相關(guān) 巷道進(jìn)行錨桿注漿加固，加固巷道范圍包括南 一采區(qū)軌道大巷、南一采區(qū)變電所、南二采區(qū)索 道斜巷等巷道。方案實(shí)施前，對(duì)相關(guān)巷道的圍巖 條件、支護(hù)形式進(jìn)行了認(rèn)真、仔細(xì)的研究，確定 了加固方案。采用的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如下： 3．2．1深孔注漿：根據(jù)巷道圍巖裂隙度以及 避免高壓漏漿，決定采用深孑L注漿，注漿錨桿長 一104一 中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2．0米。 3．2．2密集布置：考慮到巷道圍巖未受采動(dòng) 影響，每根錨桿漿液擴(kuò)散半徑約為1D米，決定 注漿錨桿間排距15米 l-5米，保證漿液交叉范 圍不小于Q5米，確保圍巖裂隙充填嚴(yán)實(shí)。 32-3高壓預(yù)注：足夠的壓力也是保證注漿 效果的重要指標(biāo)，確定注漿壓力為2．0,-4．0兆帕。 3．2．4超前補(bǔ)強(qiáng)：注漿水泥等材料達(dá)到支護(hù) 強(qiáng)度的時(shí)間為28天，為保證被注巷道的抗壓能 力，巷道在受影響前一個(gè)月對(duì)巷道注漿加固完 畢。4錨桿注漿技術(shù)的發(fā)展方向與展望4．1建立巖巷邊掘邊注的加固長效機(jī)制 圍巖注漿加固是利用漿液把圍巖的各種弱 面充實(shí)，并把弱面充填體與四周巖體重新膠結(jié) 起來，從而提高圍巖的整體穩(wěn)定洼及其力學(xué)性 能，改善圍巖的物理指標(biāo)，注漿可以達(dá)到以下效 果： 4．1．1提高巖體強(qiáng)度，改善弱面的力學(xué)性 能。即提高裂隙的粘聚力和內(nèi)摩擦角，增大巖體 內(nèi)部巖塊間相對(duì)位移的阻力，從而提高圍巖的 整體穩(wěn)定陛。 4．1．2形成承載結(jié)構(gòu)。對(duì)破碎松散巖體中的 巷道注漿加固，可以使破碎巖塊重新膠結(jié)成整 體，形成承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力。 4．13改善賦存環(huán)境。軟巖巷道圍巖注漿 后，漿液固結(jié)體封閉裂隙，阻止水氣浸入內(nèi)部巖 體，防止水解風(fēng)化，保證圍巖力學(xué)性質(zhì)合理，實(shí) 現(xiàn)長期穩(wěn)定。 4．2修護(hù)巷道推廣兩次耦合加固技術(shù) 五溝煤礦10煤頂?shù)装咫m為粉砂巖，但層理 發(fā)育，強(qiáng)度較低，受采動(dòng)影響之后，裂隙交錯(cuò)，巷 道圍巖變形速度快、位移大。受采動(dòng)壓力影響， 圍巖裂隙被激活或產(chǎn)生新的裂隙，造成巷道的 支護(hù)體不能承受上部松散巖石的重量而屈服破 壞。在實(shí)際錨注過程中，由于有些巷道失修嚴(yán) 重，圍巖破碎，存在~It的裂隙，現(xiàn)場表明，在打 1-0米以上的鉆孔時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的卡鉆現(xiàn)象，鉆 桿無法拔出，因此采用了兩步耦合注漿加固。 4．2．1兩步耦合注漿加固機(jī)理 首先對(duì)巷道淺部圍巖進(jìn)行注漿，達(dá)到封閉 圍巖表面裂隙、充填巷道壁后空隙的目的，同時(shí) 也為深部注漿提供條件；然后二次深孔注漿，高 壓漿液充填深部圍巖裂隙，消除弱面，增強(qiáng)圍巖 的強(qiáng)度與剮度，使圍巖的狀態(tài)由弱面失穩(wěn)轉(zhuǎn)變 為圍巖本身控制，從而提高了圍巖的自身承載 能力，使支護(hù)體和圍巖之間達(dá)到強(qiáng)度、剛度及變 形上的耦合，改善圍巖承載狀況。 4．2．2兩步耦合注漿加固參數(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化 4．22．1合理設(shè)計(jì)注漿參數(shù) (1)注漿壓力受圍巖特性、注漿能力、注漿 方式等因素的影響。若注漿壓力過小，漿液難以 向圍巖中擴(kuò)散，達(dá)不到預(yù)期的注漿效果；若壓力 過大，則會(huì)導(dǎo)致淺部注漿過程中巷道表面出現(xiàn) 冒頂、片幫或開裂。在淺部注漿時(shí)，由于巷道表 面和圍巖發(fā)育，巖塊破碎，采用的注漿壓力不宜 過大，初步確定為1～2MPa；深部注漿時(shí)，注漿壓 力確定為2--4MPa。 (2)注漿量。漿液的注人量受到注漿壓力、 注漿時(shí)間、圍巖裂隙的發(fā)育程度及破碎狀況、滲 透l生等因素的影響。為保證巷道圍巖裂隙被充 填密實(shí)，注入的漿液盡量保證裂隙被充填滿，施 工中注漿量以達(dá)到注漿壓力時(shí)為止。 (3)注漿孔的布置。考慮圍巖淺部裂隙較為 發(fā)育，為防止?jié){液向外流失，應(yīng)有一定封孔深 度，即注漿孔不能過淺；同時(shí)為了克服鉆進(jìn)時(shí)出 現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，實(shí)踐表明初次注漿孔深度在1．(】～ 1．2米為宜。二次耦合深孔注漿時(shí)，要根據(jù)圍巖 松動(dòng)圈確定錨桿的長度，二次耦合注漿錨桿長 一般在2．0米以上。 (4)注漿孔的間排距。注漿孔的間排姬主要 由漿液的擴(kuò)散半徑確定。為達(dá)到注漿效果，兩孔 的孑L距應(yīng)保證注漿后漿液滲透范圍由一定的交 叉，所以應(yīng)小于2倍的擴(kuò)散半徑。 (5)二次耦合注漿加固合理時(shí)間的確定。初 次淺部注漿加固后，合理確定二次耦合注漿加 固時(shí)間十分重要，過早或過晚都達(dá)不到耦合的 效果。由于注漿材料主要材料為水泥，而水泥達(dá) 到支護(hù)強(qiáng)度的時(shí)間一般為28天，所以二次耦合 注漿滯后時(shí)間以一個(gè)月為好。 4．2．2．2注漿材料的選擇 注漿材料由無機(jī)和有機(jī)兩個(gè)系列，由于有 機(jī)材料價(jià)格昂貴，一般不予采用，而無機(jī)材料價(jià) 格較低，被廣泛應(yīng)用。無機(jī)材料以水泥(主料)+ 水玻璃(速凝劑)為主。為了減少漿液流失，提高 凝固速度，淺部初次注漿一般采用水泥+水玻璃 雙液漿。而深部二次耦合注漿一般采用水泥單 液漿，確保更高的支護(hù)強(qiáng)度。 4．2．2-3施工工藝。巷道圍巖注漿加固質(zhì)量 的好壞，在很大程度上取決于注漿施工工藝。圍 巖淺部注漿時(shí)采用雙液注漿；圍巖深部注漿時(shí)， 由于淺部圍巖被漿液充填密實(shí)，封閉了很大圍 巖，提高了圍巖強(qiáng)度和改善了圍巖鑿巖條件，漏 漿問題得到很好的解決。因此，采用工藝簡單、 便于操作的單液水泥漿。兩步耦合注漿加固施 工工藝如下：封閉巷道表面裂隙——鉆孔—— 封孔——注漿——管道與設(shè)備的清洗。 參考文獻(xiàn) Ⅲ侯朝炯等．煤巷錨桿支護(hù)眥徐州：中國礦業(yè)大 學(xué)出版社，1999． f21才木錫章，張萬惠，段福民．井巷工程 ．北京，煤 炭工業(yè)出版社．

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文章來源： 永年加固公司
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