注漿技術在高應力圍巖中的應用

張永琴 賈正奎

摘要：通過現(xiàn)場試驗，針對注漿技術在高應力圍巖中應用，提出了注漿加固方案。結果表明：1） 進行淺部注漿封閉，深部注漿加固，能提高注漿加固效果;（2）采用巷道預應力注漿錨索支護，對巷道圍巖進行加固，能保持巷道圍巖的整體完整性，并能使得巷道變形在可接受范圍內。

關健詞：注漿技術;高應力;圍巖;變形

近年來，我國各地區(qū)礦區(qū)開采條件簡單的煤層儲量減少，逐漸轉向復雜難采的煤層開采，比如高應力、破碎帶的煤層，給煤炭開采帶來了困難，但是隨著注漿技術地推廣和應用，能有效解決諸如煤礦巷道、隧道、邊坡圍巖加固[1-3]，空洞充填，圍巖堵水等。該技術是利用液壓原理，把漿液均勻混合并注入到軟弱結構體中，將巖體膠結成一個整體，使巖體按照工程需求形成強度高、穩(wěn)定性高和新結構體[4-10]。

本文采用現(xiàn)場試驗的方法，研究注漿加固技術參數(shù)的選擇，因勢利導地對現(xiàn)場應用進行描述。此次研究對于注漿加固技術在高應力圍巖中的應用具有重大意義。

1工程概況及處治方法

1.1地質條件

某礦+255m南機軌運輸大巷由北向南段正處于峨眉山玄武巖組與宣威組過段層位，巖性以泥巖、凝灰?guī)r、凝灰質泥巖為主，巖性極軟，且受周邊F3大斷層及次級斷層影響，巖層受擠壓情況嚴重，遇水垮落，致使支護難度較大。

1.2巷道變形情況

目前已采用過11#工字鋼、U29型可縮性支架支護，圍巖變形較大，局部范圍頂板下沉量達300—400mm，兩幫移近量為600—800mm，支架變形較嚴重，尤其是支架腿子已完全脫離幫壁，無法滿足后期需要。

1.3處治方法

為避免后期使用過程中頻繁維修巷道，結合同類礦井支護經(jīng)驗，決定采用超前注漿支護方案。圍巖注漿方案按照分次、多次注漿順序進行。首先進行淺部注漿封閉，深部注漿加固的原則，注漿材料以水泥漿為主、配合水玻璃混合注漿，提高注漿加固效果。其次，注漿加固后進行擴幫維修滿足巷道斷面的使用要求，然后打設注漿錨索對巷道圍巖進行加固，保持巷道圍巖的整體完整性，保證巷道在使用期間不會發(fā)生太大的變形。

2 注漿加固方案的選擇

2.1巷道淺部注漿加固技術參數(shù)

由于南機軌運輸大巷圍巖進行噴漿封閉巷道，保證巷道的注漿加固效果。

注漿孔布置：南機軌運輸大巷加固區(qū)域，淺部注漿鉆孔沿巷道斷面幫頂成排布置，相鄰兩排注漿鉆孔五花眼布置。注漿孔排距3000mm，間距1600mm～2500mm，注漿孔布置如圖1和2所示。

鉆孔：采用單體錨桿鉆機或風錘進行鉆孔，鉆頭直徑42mm。

注漿孔深度：鉆孔深度3000mm。

注漿方式：全部鉆孔采用埋孔口注漿管，孔內下射漿管，全長一次注漿施工。3000mm注漿孔射漿管長度1500mm。

注漿壓力：注漿終止壓力1～2MPa，根據(jù)現(xiàn)場情況進行調整。

注漿施工過程中，必須保證注漿壓力，出現(xiàn)局部漏漿時采取相應措施，堵漏或壓水后復注，漏漿嚴重導致停注的區(qū)域補打注漿孔。

2.2巷道深部注漿加固技術參數(shù)

注漿孔布置：與淺部注漿孔布置相同。

鉆孔：在原來淺孔繼續(xù)打孔，鉆頭直徑為28mm。

注漿孔深度：深孔注漿鉆孔孔深7500mm。

注漿方式：全部鉆孔采用埋孔口注漿管，孔內下射漿管，全長一次注漿施工。7500mm注漿孔射漿管長度1500mm。

注漿壓力：注漿終止壓力4～6MPa，根據(jù)現(xiàn)場施工情況適當進行調整。

注漿施工過程中，必須保證注漿壓力，出現(xiàn)局部漏漿時采取相應措施，堵漏或壓水后復注，漏漿嚴重導致停注的區(qū)域補打注漿孔。

2.3巷道預應力注漿錨索支護技術參數(shù)

巷道圍巖水泥注漿施工完成后，進行預應力注漿錨索補強支護施工。

錨索規(guī)格：SKP21.8-1/1860-7500，1×19股高強度預應力鋼絞線，長度7500mm，其中300mm為外露張拉段。

鉆孔：鉆孔深度7200mm300mm。注漿錨索孔ZQS-65/2.5防突鉆機打孔，鉆頭直徑30mm，深度7200mm，再用42mm鉆頭進行擴孔，擴孔長度為3000mm。

錨固方式：全長錨固。錨索頂部采用樹脂端部錨固，三支樹脂錨固劑，1支規(guī)格為MSK2335，另2支規(guī)格為MSZ2360，樹脂錨固長度為1970mm，其余部分采用水泥漿錨固。

錨索布置：每個斷面5跟錨索，錨索全部垂直巖面布置，如圖3所示。

注漿材料及配比：同上。

錨索預緊力：≥250kN。

2.4巷道底板治理

由于巷道底板補打注漿錨索施工比較復雜，因此，巷道底鼓不進行注漿加固治理。巷道底鼓嚴重時，需要進行起底以滿足巷道的使用要求。

3效果

通過上述方案實施后巷道得承載能力明顯提高，無支架腿子完全脫離幫壁得現(xiàn)象。

4結論

通過對巷道進行淺部注漿封閉，深部注漿加固，巷道預應力注漿錨索支護以及巷道底鼓嚴重時，進行起底巷道底板治理技術，使得巷道圍巖完整，片幫得到了有效得改善，也保證了巷道在使用期間不會發(fā)生太大的變形。因此，注漿技術在高應力圍巖中應用可有效提高巷道圍巖得承載力。

參考文獻：

[1]張慶松，李 鵬等.隧道斷層泥注漿加固機制模型試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2015.15 34（5）：924-934.

[2]張偉杰.隧道工程富水斷層破碎帶注漿加固機理及應用研究[博士學位論文][D].濟南：山東大學，2014.

作者簡介：張永琴（1978-），女，博士研究生，講師，主要從事巖石力學與工程研究、安全與職業(yè)健康研究方面的工作。

基金項目：重慶工程職業(yè)技術學院自主課題重點項目（項目號：KJA201802）