白玉峰
（山西焦煤西山煤电斜沟煤矿，山西 兴县 033699）
引言
注浆是实现巷道围岩有效控制的主要技术措施之一，在松散破碎围岩巷道支护中应用呈增加趋势[1-2]。山西某矿现巷道掘进深度为690 m，受采动压力、地应力等因素影响，巷道围岩呈变形量大、施工难度高等问题，给后续使用带来影响。为确保巷道使用安全，矿井安排多组专业巷道修整队伍，轮班对变形严重巷道进行修整。1130 巷主要服务于3 采区11#煤层通风、行人以及材料运输等工作，受到邻近的11301、11303 等综采工作面影响，巷道变形严重。1130 巷沿着11#煤层掘进，巷道上覆存在有粉砂岩伪顶、直接顶岩性为细砂岩，底板为泥岩。1130 巷围岩松软、变形严重，给巷道正常使用带来制约，常规的架棚支护或者锚杆、金属网挂网支护仅能维持巷道断面3～5 个月。为此，文中提出采用注浆技术对1130 巷围岩变形进行控制。
1 工程概况
1130 巷设计断面为直墙半圆拱形，巷道掘进长度为790 m，巷道受到邻近采掘作业面动压、埋深较深以及围岩承载能力差等多因素影响，变形破坏严重。巷道原支护采用锚网索喷方式。为掌握巷道围岩裂隙发育情况，并为后续注浆加固工作开展提供指导，采用钻孔窥视技术对窥视巷道周边裂隙扩展情况，具体窥视成果如图1 所示。
图1 钻孔窥视成果图
从图中看出，巷道围岩松动圈分布范围约为1.5 m，在距离巷道外轮廓线1.2 m 处存在有一层薄煤层；巷道周边浅部岩体裂隙较为发育，在距离巷道外1.5 m以上位置时围岩裂隙不发育。巷道围岩注浆时4.3 m长注浆锚索可满足围岩控制需要，用注浆锚索注浆时出浆口距离巷道壁约2.3 m，通过注浆可将锚索由端锚改为全锚，同时注浆浆液在围岩裂隙中扩展，可提升巷道围岩岩体整体稳定性及强度，扩大锚索整体支护范围并改善支护效果[3-6]。
2 巷道支护技术措施
2.1 锚索布置方案
1130 巷围岩支护采用联合支护技术，通过中空注浆锚索实现锚索全锚并增强围岩稳定性。通过使用注浆锚索后，可改善围岩原有的力学性质，同时结合以往采用的支护手段，可在形成喷浆+金属网+锚梁+锚索+注浆联合支护方案[7-9]。具体巷道支护断面，如下页图2 所示。
在巷道支护时首先对1130 巷断面进行修整，使得巷道中高、底宽可分别达到3.5 m、5.2 m，后在巷道表面挂网、喷射混凝土，喷浆完成后再采用全锚索+钢梁方式支护围岩。巷道支护时采用中空锚索规格为21.6 mm×4 200 mm，按照1 000 mm×1 000 mm 间排距布置，布置见图2-1 所示；同时提高围岩支护强度，采用规格21.6 mm×8 300 mm 中空锚索补强支护，布置间排距为2 000 mm×1 500 mm，支护断面见图2-2所示。
图2 巷道支护示意图
2.2 注浆工艺
2.2.1 注浆水灰比及注浆压力
根据以往注浆加固经验并结合现场条件，注浆材料选用水泥单液浆。根据相关研究成果获取到的水泥单液浆不同水灰比时强度、黏度统计结果见表1 所示。当注浆浆液水灰比为0.7∶1 时浆液胶结1 d 后强度较高，但是可注性较差，容易出现浆液堵塞、注浆效率偏低，不利于现场注浆工作开展。但是随着注浆浆液水灰比增大，减个压可注性有所提升，但是浆液固结后强度会明显降低。依据现场注浆需要，将水灰比确定为0.8∶1 时，不仅可提高注浆效率而且可满足围岩注浆加固需要。注浆压力设计为2 MPa。
表1 水泥单液浆不同水灰比时强度、黏度统计结果
2.2.2 注浆流程
注浆浆液用QJB-500 单搅拌桶搅拌，注浆设备采用2ZBQ11.5/3 注浆泵，该注浆泵动力源为井下压风（风压0.63 MPa），注浆泵额定工作压力0～6 MPa。注浆管路铺设完成后开始注浆，在注浆时单搅拌桶保持低速转动，若发现注浆孔出现漏浆时则先暂停30 s，并通过人工或者其他材料封堵漏液缝隙。
2.3 现场注浆情况分析
结合1130 巷现场围岩情况，调整好注浆浆液水灰比后，首先清洗注浆系统管路以及注浆设备，并开始注浆。在注浆期间应时刻关注中空注浆锚索周边漏浆情况，若发现漏浆时技术停注并对漏浆缝隙进行封堵。待注浆压力升至2 MPa 且稳压超过30 s 时即可停止注浆。记录完成注浆孔编号、注浆量及注浆时间，后开始下一钻孔注浆。具体记录的部分注浆孔注浆参数，如表2 所示。
表2 钻孔注浆量统计结果
从表2 看出，不同注浆孔间注浆量存在明显差异，注浆钻孔单孔平均注浆量为65.7 L。单个注浆钻孔孔径为27 m、采用的注浆锚索直径为22 mm，除去锚固剂及锚索体积后，钻孔内剩余体积约为0.65 L。注浆钻孔单孔注浆量（65.7 L）是注浆钻孔剩余体积的100 倍，表明注浆过程中注浆浆液绝大部分进入到钻孔周边孔隙中，并在孔隙中胶结，起到加固围岩目的。通过采用中孔注浆锚索、注浆加固，可实现锚索全锚并提高加固区内围岩强度目的。
不同注浆钻孔注浆浆液存在差异的主要原因为：注浆顺序。注浆量受钻孔注浆顺序影响，由于注浆钻孔周边存在有裂隙，先注浆钻中浆液会顺着裂隙向周边钻孔扩散，导致本钻孔注浆量增加或者邻近钻孔注浆量降低；部分钻孔施工位置裂隙不发育，导致注浆浆液在压力作用下仅注入少量浆液；中空注浆锚索部分出浆口可能被锚固剂封堵，导致注浆阻力增大或者注浆浆液流动不通畅，进而使得单孔注浆量降低。
3 巷道围岩控制效果分析
1130 巷围岩综合使用“锚网+表层喷浆+锚梁+锚索+注浆”支护方案后，围岩变形控制效果较好，巷道后续围岩修整工作量明显降低。布置测点对顶底板及巷帮变形量进行监测，具体测定结果，如下页表3所示。从表中看出，支护完成后围岩变形控制效果较好；采用注浆加固巷道围岩后，可显着提升巷道使用实现并减少后期使用过程中围岩修整工程量，可满足巷道长时间使用需要。
表3 围岩变形监测结果
4 总结
1130 巷在地应力、采动压力等因素综合影响下围岩变形量较大，原采用的锚网索支护方式下巷道需要间隔3～5 个月修整一次，巷道面临修整工程量大、投入高以及围岩控制困难等问题。为此，提出将注浆加应用到1130 巷围岩控制中，通过使用全锚支护方式以及巷道断面全注浆（底板除外），提高围岩自身承载能力及锚索支护效果。依据1130 巷现场实际情况，对注浆加固钻孔布置及注浆工艺等进行分析，现场应用后巷道围岩变形得以有效控制，监测360 d 时顶底板、巷帮累积表现量分别为205 mm、695 mm；巷道修整周期由以往的3～5 个月提升至1 年以上，可大幅缩增加巷道修复周期并减少修复投入。
