壁后注浆加固技术在大湾煤矿的应用.docVIP

壁后注浆加固技术在大湾煤矿的应用 概述 大湾煤矿东井设计生产能力90万吨/年，核定生产能力为120万吨/年，采用主立井、副斜井联合开拓方式，主采2#、11#煤层，煤层赋存稳定，平均煤厚：2#层1.8m、11#层4.0m，煤层节理裂隙发育。工作面回采使用综合机械化工艺，倾斜长壁俯斜开采，受井巷初期布置影响，已开采的大部分采煤工作面均已跨采1500轨道大巷和1505皮带大巷，其中11#煤层与1500轨道大巷层间距约为14m。 大湾煤矿1500轨道大巷和1500联络石门由于受采动和留设煤柱的集中应力及淋水影响，破坏了围岩体的完整性，巷道的围岩裂隙极为发育，在承受支承压力的叠加作用下，极易破碎，形成松动圈，使巷道极易发生冒顶、片帮、底鼓现象。由于松动圈内岩体的非线性体积膨胀变形，对巷道支护结构产生巨大的变形压力并迫使巷道产生较大的收敛变形。围岩松动圈范围越大，巷道的收敛变形就越严重（以1500联络石门为例），巷道支护的难度就愈大，巷道的部分松软围岩在集中应力的作用下，松动圈的深度达到2.5m以上，有的甚至高达5~6m。这种情况下，巷道顶底及两帮的移近量可达700mm~800mm，有的甚至高达1200mm以上，这样大的巷道收缩量及相应的围岩变形压力对该巷道的普通支护结构形式来讲是难以承受的。即使靠提高支护体的强度和可缩性来承受这样大的变形压力，也是很不经济的。针对这一情况，松动圈锚网（锚索）—U型棚—喷浆—壁后注浆联合支护的加固技术是解决着一问题的有效手段（主要技术为壁后注浆）。壁后围岩注浆的的实质是向存在大量裂隙的松软破碎岩体中注入能够渗入裂隙、并在裂隙中胶凝固化的某种浆液（大湾矿以水泥浆为主），将巷道周边的松动圈岩体重新胶结成高强度的注浆壳，从而提高围岩体及巷道的稳定性。 壁后注浆的主要作用有： 加大弱面上的摩擦力，相当于提高松动圈内围岩体的粘聚力和内摩擦力，增大岩块内相对位移的阻力，从而提高围岩的整体稳定性。 浆液在裂隙中充填、固结后封闭裂隙，阻止水沁入岩体对围岩的弱化作用，也阻止了围岩的进一步风化。 对破碎松散岩体，由于浆液在裂隙中的胶结作用，使破碎岩体重新胶结成整体，形成一个可以承受外载的注浆壳，使之与U型棚支架的共同承载，充分发挥了围岩的自稳能力。 2006年1月起，大湾煤矿在1500轨道大巷及1500联络石门的修复中采用了该种联合支护和底板注浆的技术，取得了显著的效果。 注浆材料的选择： 水泥。是浆液的结构生成结合剂，水泥颗粒的水化作用使得浆液具有一定的结构强度。目前大湾煤矿使用的525#水泥最大粒度为0.085mm，由于大湾煤矿的松动圈裂隙大、深，且525#水泥的凝结时间长，注浆时浆液沿裂隙向远处扩散。这样，有充分的浆液扩散于松动圈的每个裂隙中，达到加固围岩的效果。因此，注浆时选用525#水泥。 注浆工艺流程： 注浆工艺流程图 水泥 水 ↓ ↓ ↓ 制浆机 吸浆管 → 阀室下阀盖 排浆管→ 混合器→ 注浆管 ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ 注浆桶 → 吸浆龙头 注浆缸→ 阀室下阀盖 围岩松动圈裂隙 注：填加原料时，必须先加水后加水泥 巷道围岩注浆加固质量的好坏在很大程度上取决于注浆施工工艺。由于该大湾矿的注浆巷道先进行过刷帮（挑顶）及锚杆（锚索）、U型棚支护，采用的是深孔注浆。因此，注浆工艺采用较为简单的、便于操作的单浆液注浆，注浆工艺主要包括：钻孔、预埋注浆管、封闭表面裂隙（喷浆）、注浆、封孔、清洗管路及设备。 钻孔及孔深：采用?32mm的钻头，用风钻或锚杆机钻孔，钻孔后孔径通常为40~60mm；孔深主要是根据巷道的松动圈深度而定，一般选取的加固深度与松动圈深度大体相当。如果松动圈深度较深，而围岩破碎（如1500联络石门），打深孔较为困难，则可采取由浅入深分段打眼、分段注浆固结的方法，每段注浆深度可不超过2m。 预埋注浆管：在修复过程中，提前根据设计将注浆管放置到松动圈内。 封闭表面裂隙：巷道表面裂隙采用喷浆方法封闭，砂、水的配比为1：2，速凝剂为全部材料的3%，喷浆厚度不小于200mm，喷浆后强度达到C20。 注浆：当喷浆结束并凝固后，达到封孔强度即可注浆，注浆顺序为先帮后顶。为防止注浆孔内浆液的强度与时具增的约束性，采用跳排注浆的方式进行。 封孔：当注完每个孔后要及时封孔以防浆液泄露。当孔口安装有阀门时只需要关闭阀门即可，若没有安装孔口阀门时，则需要用木塞封孔，封孔前压入少量清水，以迫使浆液完全进入松动圈裂隙，注浆效果采用打检查孔钻取岩芯的方法进行检验。 管路及设备清洗：拆开阀室