PAGE PAGE 3 鹤煤八矿-520辅助水平大巷 注浆加固方案 河南理工大学 2010年8月 一、-520辅助水平大巷简介 1、巷道地质条件 鹤煤八矿-520辅助水平大巷是大多数都用在中央地区-520辅助水平3003大巷和南翼3103工作面通风、运输、行人的永久性巷道，设计服务年限30年。在3003岩中巷六横川口向南15米处，开口顶板标高-530.1m，从开口向南施工设计长度432.7米之间坡度为+3‰，再往前施工坡度为-12‰，变坡点顶板标高-528.8 m，变坡点与3103岩中巷开口之间设计长度298.1米，3103岩中巷开口处顶板标高-532.5 m。巷道在页岩、砂岩中掘进，颜色呈灰色及褐色，以石英石为主，含暗褐色矿物，裂隙充填大量鲜石脉，少许有深灰色泥岩条带，分选性差，钙泥质胶结。 2、巷道支护情况 -520辅助水平大巷为直墙半圆拱形，净宽×净高=3800×3600mm。锚网喷加钢筋梯、锚索联合支护，锚杆为Φ20 mm L=2000mm的螺纹钢锚杆，每根锚杆采用3块Ｚ 2835型中速树脂锚固剂，间排距：600×600mm，每排15根；金属网为Φ6mm点焊网，网片规格1500×800mm，网孔80×80mm，钢筋梯规格：1800×70 mm，钢筋Φ16 mm，喷浆厚度100mm；锚索布置方式，沿巷道中心对称布置，巷道中间1根，两侧各1根，每排3根锚索，间排距：2000×2000mm，锚索长度8000mm，Φ15.24mm，每根锚索采用5块Z ２３３５型中速树脂锚固剂，孔口需要露的张拉长度0.2米。如遇顶板破碎时可采用锚网喷、锚索加U型棚联合支护，棚距600mm，每棚3根铁拉杆，支架两侧搭接处各1根，梁中1根，U型棚外铺设金属菱形网，U型棚与菱形之间板梁间距400mm；喷厚100mm，混凝土强度C20，断面支护图如图1所示。 在巷道掘进过程中，出现围岩极度破碎，随掘随冒，用喷射混凝土封闭掘进头后仍出现冒顶冲破混凝土喷层的情况，无法按照正常办法来进行支护，支护后巷道在短时间内出现两帮位移大，顶板下沉、底鼓严重，喷浆层破裂掉落，造成巷道无法正常掘进。 图1 -520辅助水平大巷断面支护图 二、注浆方案 1、巷道注浆加固方案 由于要加固的巷道围岩本身强度较低，巷道围岩中形成的松动圈（塑性区）相对较大，要求加固的范围较大，使形成的支护结构具有较高的承载能力，因此，可采用低压浅孔充填注浆与高压深孔渗透注浆相结合的技术方案。 低压浅孔注浆就是在喷浆封闭围岩的基础上，首先采用浅孔和低压对喷层壁后极破碎的围岩进行注浆加固。因对浅部围岩实施注浆加固的过程中，要避免已形成的喷网层的变形与破坏，所以要严控浅孔注浆压力。且因围岩裂隙极其发育，因此浅孔充填注浆材料以水泥单液浆为主。 高压深孔注浆就是在低压浅孔注浆加固后形成一定厚度的加固圈（梁、柱）基础上，布置深孔，采用高压注浆加固，一方面可扩大注浆加固范围，另一方面高压注浆可提高浆液的渗透能力，改善注浆加固效果，而不会导致喷网层的变形破坏，并可对低压浅孔注浆加固体起到复注补强的作用，从而明显提高注浆加固体的承载性能。具体技术方案如下： 2.1 注浆孔布置 低压浅孔注浆注浆孔布置方式，如图2所示，两帮间排距0.85m×1.2m，底角钻孔向下倾斜30°，顶角钻孔向上倾斜5°，其他钻孔与巷道表面垂直，顶拱钻孔布置方式，间排距1.0m×1.2m，拱角钻孔向上倾斜15°，其他钻孔与巷道表面垂直，钻孔错开布置，呈三花或五花状，每个断面布置13个钻孔；注浆孔采用风钻打眼，孔径φ45 mm，孔深2m。注浆管采用无缝钢管，表面钻孔。当巷道掘出进行支护时，同时钻注浆孔 高压深孔注浆注浆孔布置方式，如图3所示，两帮分别加固两帮的底角和顶角，间排距1.7m×1.8m，底角钻孔向下倾斜30°，顶角钻孔向上倾斜5°，顶拱钻孔布置方式，间排距1.5m×1.8m，拱角钻孔向与拱法线个钻孔，注浆孔采用风钻打眼，孔径φ45 mm，孔深5m。孔口注浆管采用钢管，孔内采用钻孔钢管 2.2 注浆材料 浅孔注浆可采用高性能单液水泥浆液。单液水泥浆液的水灰比控制在0.5～0.8，掺入水泥重量0.5～1%的外加剂，浆液结石率不低于96%，强度不低于20 MPa。 深孔注浆采取高强度水泥浆液，水灰比控制在0.7~0.8，掺入水泥重量0.5～1%的外加剂，浆液的结石率不低于95%，强度不低于20 MPa。 图2 浅孔注浆孔布置示意图 图3 深孔注浆孔布置示意图 2.3 注浆工艺 采用气动双液注浆泵进行注浆。 封孔采用分段封孔方法，封孔材料使用水泥加速凝剂，插入注浆管后在2m处进行封孔，封孔长度0.5m，再在孔口处进行封孔，封孔长度0.2m。 首先进行浅孔注浆，浅孔注浆注浆压力控制在2.0 ～3.0MPa以内，保证喷层不发生开裂；注浆扩散半径控制在2.0 m左右，每米巷道注浆量控制为2.0 t水泥。注浆时间要滞后初期支护一段时间，应允许围岩产生一定的变形，高应力得到释放后再实施注浆加固，具体根据围岩变形监测结果确定。 深孔注浆注浆压力控制在5 MPa，加固范围控制在5.0 m左右，具体应该要依据围岩松动圈测试结果确定。注浆扩散半径控制在2.0 m左右，每米巷道注浆量控制为1.5 t水泥。注浆时间一般滞后低压浅孔充填注浆1周左右，以使浅孔注浆固结体达到一定强度。 2.4 施工工艺 方案中的注浆施工，采用自下而上、左右顺序作业的方式；每断面内注浆锚杆和注浆短管均采用自下而上，先底角，再两帮，最后是顶角。 ①首先按设计钻孔位置、参数和规定的施工顺序打注浆孔； 注浆人员连接注浆泵压风及注浆管路，开压风运转注浆泵；开启搅拌机观察搅拌机是否运转正常；运料工将注浆材料运至搅拌机附近。 ②注浆系统试运转并确认正常后； 配料工将水和水泥（水玻璃）按比例加入料搅拌桶，不停搅拌。 ③将注浆管路与孔口管连接，开泵开始注浆； 待注浆压力、或注浆量达到设计结束标准，关闭压风停泵，结束单孔注浆； 拆除孔口注浆管，顺序施工其余钻孔，直至每班或区域注浆施工结束。 ④在搅拌机中加入清水，开启注浆泵进行洗泵，至注浆管出浆为清水时停止。 3、质量保障与安全措施 3.1 质量保证 ①施工全套工艺流程中服务方派技术人员跟班，现场进行技术指导和实施工程技术管理，安排技术工人进行注浆施工作业。 ②用第一个注浆孔进行注浆试验。根据区域渗透性确定最佳注浆压力。 ③注浆施工出现跑漏浆时，减缓注浆速度，利用材料反应自动封堵泄漏道。 ④建立严格的岗位责任制度和实施工程质量检查制度，做到每班都有原始记录，严控注浆工艺参数。 ⑤在施工中要确保浆液混合的均匀性。 ⑥运、配料及时，注浆过程中确保注浆设备的正常运行，严禁中途随意停泵。 3.2 安全措施 （1）施工前对实施工程人员进行安全技术教育，做到人人心中有数，责任明确。 （2）定岗定责，严格按照规程操作。 （3）注浆前检查注浆泵及管路系统，确保注浆系统连接牢固，并进行试运转。 （4）注浆过程中实施工程人员要精力集中，注意仔细观察设备等的正常运行，巡视人员对注浆区域进行巡视，确保煤壁围岩不受破坏。 （5）注浆过程中严禁人员靠近实施注浆的钻孔5m以内区域。 （6）作业施工必须严格按《煤矿安全规程》中的有关执行。 4、注浆固结效果监测 4.1 用窥视镜观测注浆固结前后巷道围岩的裂隙变动情况 观测孔的布置：选择有代表性的地方打窥视孔，深度与注浆孔深相同。 观测方法：首先用钻孔窥视镜观测注浆前各种深度的煤岩裂隙情况，并摄像保存；然后观测注浆后的煤岩固结情况，并摄像保存；最后对比分析注浆前后煤岩的裂隙固结情况。 4.2声波法测试煤岩注浆固结强度 测孔布置：选择有代表性的地方打测孔，深度与注浆孔深相同。 测试方法：声波测试法的原理是依据声波在煤岩中的传播速率和煤岩强度成比例的关系，测试煤岩的完整性和力学性能。在需要观测的部位钻孔，将声波测试仪的探头送入钻孔中进行不同深度的煤岩声波传播速度的测试，并进行保存，经数据分析即可判读围岩裂隙发育情况和强度。 4.3 现场观察注浆固结巷道的变形规律 在巷道内设置测站，观测两帮移近量、顶板下沉和底鼓情况。在巷道内布置顶板离层仪和多点位移计，观测围岩内部变形情况，在锚杆端头安设液压枕，观测矿压情况。 5、工程需要的主要材料与施工设备 按注浆加固100m巷道计算，工程所需注浆设备及辅件列于表1。 表1
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