中空注浆锚杆支护技术在深井软岩矿井中的应用

中空注浆锚杆支护技术在深井软岩矿井中的应用

霍灿勇

黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司荣华一矿黑龙江鸡西158100

摘要：荣华一矿是全国具有代表性的深井软岩矿井，巷道围岩属于典型的高应力节理化膨胀性复合型软岩。目前开采最大垂深达1050米，近几年主要开采煤层为8#、7#、6A、4#上煤层，受深井软岩矿压大的影响，沿煤层施工巷道时，一段时间后巷道发生严重变形，顶板下沉、两帮内移，底板底鼓。围岩破碎，二次恢复支护量大。所以有必要重新考虑采用非常规支护形式控制巷道变形，避免二次维修造成的成本支出。

关键词：深井；软岩；支护技术。

在中一采区石门施工过程中、中二采区风道恢复过程中，采用新型注浆剂配水泥向围岩注浆，充填巷道变形后所产生的裂隙。重新组合了巷道周围岩石，将巷道变形后的松散围岩形成较完整的整体，提高了变形后围岩的支撑力，来抵抗深井矿山压力，注浆后将较软岩石变为较硬岩石组合体，现基本有效的控制住了围岩变形。

荣华一矿中二采区风道，因为接续紧张、效益等原因，2016年施工的中二采区集中风道有一段是沿7#煤层掘进施工的，该段总长度为380m。近两年受采掘活动影响（该采区为两翼开采，采区三条道在煤层分布中部）至2018年4月初时，中二采区风道该区段断面由当初掘进时的13.2㎡，变形严重剩余最小断面仅为2.5㎡，采区回风能力仅有2800m³/min，不能满足整个中二采区生产需要。为此矿在4月份安排一巷修队组对中二采区风道变形严重地点进行抢修。4月份由维修队由下向上恢复40m，但通过一个月的维修跟踪写实，发现刚刚维修几天后，顶板围岩破碎就再次发生下沉，并形成网兜。因此判断该巷道围岩已经彻底地破碎，不能形成整体。所以经过专业讨论，领导认可，在维修期间，对顶板进行打中空注浆锚杆，并注浆。

荣华一矿中一采区石门，位于井底车场西侧，在F85断层与F19大断层之间（这两个断层落差均在200米左右），垂深830米，在实际施工过程中，掘进长度400米，遇见大小落差在0.3—20米之间断层多达15处。也就是说一半巷道位于破碎带期间，施工时支护难度大、繁琐。支护效果并不理想，原巷道中高3.5米，中宽4.2米，施工后20天中高仅剩2.7米，中宽仅剩3.5米，顶板下沉0.5米，底鼓0.3米，变形严重，反复维修。所以经过专业讨论，领导认可，在维修期间，对围岩进行打中空注浆锚杆，并注浆。

一、注浆方法及技术要求

1．注浆孔先采用锚杆机在顶板打5米深孔，每米施工一组，每组2根，两孔间距1.5米，具体布置见断面图。

2．注浆工艺流程：定眼位→钻孔→检查钻孔质量→安装注浆管路→准备浆液→开泵注浆。

3．施工好的钻孔用注浆管试着插入孔底，如插不到孔底必须重新打眼。注浆管采用玻璃钢管，注浆液必须放到施工地点5米范围内，开泵时应从小到大缓慢开动。

4.注浆前，首先要对注浆管路进行检查实验、冲洗，确保管路畅通，然后对注浆管路进行耐压试验，试验压力不低于3MPa，持续时间不得低于20分钟，合格后方准注浆。

5.注浆时，配料调整一致，注浆压力由小到大进行调整，当注浆压力达到6MPa停止注液。

6.注单液水泥浆，使用425＃新鲜硅酸盐水泥制浆。浆液浓度按1（水泥）：1（水）：0.3（灌浆剂）配制，在施工过程中根据实际情况再进行调节。

7.单孔注浆，注浆压力达到终压标准，吸浆量小于50升/分，并持续20-30分钟以上方可停止注浆。停止注浆前应先停止送浆，并延续3分钟，把管路中的存浆全部送入注浆孔内。

二、复合性灌浆剂

（一）性能：

流动性好，扩散半径大，混凝土体积不收缩，抗压强度高，可快速固化，具有30分钟液态时间，用于防渗、加固。充填灌浆与劈裂灌浆等。

（二）使用方法及注意事项：

1、岩体劈裂、裂隙灌浆时需使用Po52.5水泥，加入灌浆剂（水泥掺量

的10%），配制成0.55:1的浆液，用于岩体防渗、加固、劈裂、裂隙灌浆，劈裂灌浆时，第一次劈裂之后，要待凝固3小时后，才可以进行第二次劈裂灌浆。

2、岩体充填灌浆时，需采用Po42.5水泥，加入灌浆剂（水泥掺量的12%），

配制成0.55:1的浆液，用于岩体充填灌浆。

3、搅拌时间为7分钟，搅拌好后需在30分钟之内把浆液灌完。

三、经济效益计算基础：

1、若按常规支护方式，一短时间后，原巷道变形支护方式：每米需φ21.6×5.2m长锚索4根、锁具4个、锚索盘4个、φ20×2.4m长锚杆8根，药卷24个、W275型钢带2根共计顶板支护费用2000元，巷道恢复人工费1000元，机械费、电费等700元，合计每米3700元。

2、按使用中空锚杆、注浆支护，巷道变形得到有效控制，基本不需进行恢复。使用复合型灌浆剂每吨价格为8000元（含税17%），折合每米约1600元，每米注浆水泥500元，人工费300元，每米两套锚杆300元，合计每米2700米。

综上所述：每米间接节约成本3700-2700=1000元。

四、应用情况

该技术已在荣华一矿中二采区风道、中一采区石门应用半年，起到了显著的效果，使用之后，将破碎的巷道围岩变成整体，并依靠必要的常规的锚索、杆、网支护，巷道变形得到彻底有效控制。此方式简单合理，能够减少巷道支护时间，降低支护材料成本，避免二次维修巷道。对巷道围岩控制起到很好的效果，安全得到保障，在同等条件下的矿井，均可以采纳此技术方法。

作者简介：霍灿勇（1985—），男，中共党员，毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，采矿工程师，黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司荣华一矿，从事采矿技术、设计、长远规划等工作。