注浆加固破碎巷道围岩控制技术研究

注浆加固破碎围岩控制技术研究

摘要: 阐述了加固修复破碎围岩巷道时实施注浆加固技术的作用及

意义,分析了注浆材料的性能注浆设备及施工工艺。采用高水充填材

料和高分子化学浆液联合注浆加固的方式有效地控制了巷道围岩的

变形,解决了破碎围岩巷道变形大"支护难的问题采用该技术,为巷道

加固技术提供了新的技术途径。

关键词: 破碎围岩充填注浆加固

在破碎煤岩体中掘进巷道,由于巷道掘进破坏了煤岩体原始平衡状态,造成围岩应力场重新分布,围岩原有的各种弱面裂隙发育扩展,围岩膨胀破碎变形严重,来压显现剧烈流变时间加长。如果治理措施采取不合理,围岩变形将会更为激烈,围岩破碎范围增大,再生裂隙进一步发育,最终将导致支护体破坏失效,巷道稳定性降低,严重影响矿井安全生产通过注浆加固改善巷道围岩应力状态以及提升围岩的强度,对其开发和利用围岩的承载性能是一种非常有效的技术手段,可以充分发挥支护体支护性能,显著地改良破碎围岩的维护状态和提升巷道的稳定性。

1.注浆材料及性能

为保证注浆加固效果,考虑到技术成本,注浆加固材料应满足如下要求一定的抗压强度,抗剪切性能,提高围岩自身的承载能力和支护体的工作阻力一定的黏结强度,使松散破碎的岩块重新黏结在一起。渗透性好,在围岩裂隙中有良好的扩散性能,黏度低,凝结时间可调满足机械化泵送注浆要求,注浆材料应有一定的塑性,能适应围岩一定的变形量使用高分子聚合材料和高水充填材料进行联合注浆加固,即可满足上述要求先使用高水充填材料进行壁后充填,密实壁后较大裂隙和空洞,再使用高分子聚合材料对围岩深层次注浆加固高分子聚合材料是低黏度专门用于地层煤岩层加固和水流迅速封堵产品,是一种由多种树脂和催化剂混合后反应生成的多元网状密实聚合材料高分子聚合材料技术参数如表。

高水充填材料是一种由多种配料在一定配比下混合而成的特种水泥,固结体有一定的强度,具有高水灰比。凝结时间快并且可调价格低廉等特点。高水充填材料的性能如图所示

2.注浆设备及工艺

巷道壁后注浆加固所需要的设备有: 矿用双液注浆泵"制浆桶"混料器矿用高压胶管吸浆管封孔器注浆管注浆加固系统如图所示

3.准备工作

为保证注浆效果,防止注浆时砌碹巷道碹体出现严重跑浆漏浆,应在注浆前对碹体进行喷浆处理如没条件进行喷浆的,应使用水泥对碹体的裂缝进行,封闭处理注浆材料应存放在便于制浆处,避免因制浆不及时造成吸浆管吸空(高水充填材料的甲乙两种料必须单独存放,严禁混放,避免与水接触为保障注浆作业安全,在碹体破坏严重处周围补打锚杆,对碹体进行锚固,防止施工时碹体受浆液压力挤压脱落伤人在注浆位置处设置一个打点器,便于通知司泵人员开关泵注浆施工顺序及技术参数采用高水充填材料先充填,高分子聚合材料后注浆加固的施工方法(该方法分为充填和注浆两个阶段,先充填后注浆。

通过对某选煤厂重介中煤破碎至小浮沉将密度级的磨碎以及常压酸碱化学法处理,得到了灰分为的精煤为炼焦中煤再选提供了新的思路,化学法处理不仅仅降灰,脱除了部分硫分而且在常压下进行,降低成本,操作可行。

注浆阶段采用高分子聚合材料对深部围岩裂隙进行密实封堵加固,加固参数主要有:浆液配比注浆压力注浆孔布置等(具体参数如下浆液配比根据甲乙两种配料的性能特点高分子聚合物固结时间及材料消耗等因素,确定高分子聚合物甲乙料的配比为。注浆压力注浆压力过小,浆液渗透范围小,注浆压力过大,浆液会对巷道围岩和碹体造成破坏,综合考虑高分子聚合材料注浆压力为注浆孔布置: 注浆孔布置的原则主要是保证浆液充满裂隙,根据工程实践,第一次注浆加固时,沿巷道轴线每布置一排注浆孔,间距孔径注浆孔深第二次补充注浆时,注浆孔布置在原两排注浆孔排拒中间,其他参数不变; 注浆管采用无缝钢管。

4.注浆工艺

断面注浆顺序为先两边后顶部(按预定的材料配比进行制浆,制好的浆液经吸浆管由注浆泵通过高压胶管泵送至混料器,混合后的浆液经出浆管注浆管注入围岩裂隙每个注浆循环结束后,整理充填注浆材料,清洗前移设备,再进行下一个作业循环(注浆施工工艺流程如下: 标注钻孔施工注浆孔-安设注浆管及密封件封孔-连接管路-制备浆料-泵送浆液-浆液凝结检验注浆质量-清洗设备-整理前移结语应用破碎围岩巷道注浆加固技术在巷道加固方面。有以下作用改善了破碎围岩与碹体的关系,提高了围岩的强度,充分发挥了碹体的承载能力高水充填材料充填壁后空间,高分子材料注浆加固围岩深部裂隙,充分发挥两种材料的优良特性采用高水充

填材料和高分子材料联合注浆加固后,显著提高巷了巷道围岩的支护效果,保证了巷道的安全状况.降低了巷道维护成本,减少巷道复修率,延长了巷道的使用年限。

5.工程试验

5.1.1 工程概况

郭二庄矿- 300 m 南大巷在掘进至 3232号导向点时, 遇到含水断层破碎带, 顶板为破碎的变质岩, 变质岩与顶板水一起涌出并淤积在巷道

内 ( 图 3) 。下涌的碎渣大部分为黑或浅灰色较硬的变质岩块, 同时伴有一定量的黄泥, 经现场实地勘查、分析地质水文资料及施工信息发现, 该段巷道为一含水断层破碎带, 有火成岩侵入迹象, 巷道前端顶板与碎

渣处涌水量约 50 m3/h。在施工中曾向顶板前方打入密集管缝式锚杆以托住下涌的碎渣,用 U钢与密集管缝式锚杆联合支护。但在施工几米进尺后, 顶板碎渣急剧下涌, 无法及时进行支护, 停工一段时间后, 又对巷道破

碎区进行了水注浆, 但因顶板淋水较大, 水泥浆受水扰动凝固困难, 注

浆没能取得实质效果, 造成工程停工 [9 ] 为改变巷道围岩状态, 加快工程施工速度, 决定采用波雷因材料对含水断层破碎带进行注浆堵水加固。

5.1.2 施工方案及注浆施工流程

5.1.2.1 施工方案设计

采用波雷因材料注浆充填加固巷道的破碎围岩。具体方案为: ¹打顶板泄水孔, 将顶板的涌水通过泄水孔引出, 为注浆施工创造条件; º对巷道前方破碎区进行化学充填, 加固冒落的顶板; 沿着现有巷道周边进行

超前预注浆, 对下涌的碎渣和涌水通道进行直接加固与封堵; ¼根据注

浆情况, 对下涌的碎渣进行开挖, 并在留足保护层的前提下, 对余下巷

道分段注浆并一次开挖成形,直至通过破碎带。

5.1.2.2 充填加固注浆施工

1) 加固注浆材料。选用具有一定强度的, 又具有一定黏结性的波雷因注浆材料对巷道进行注浆加固, 以适应巷道的围岩变形。

2) 施工设备。采用风动锚杆机施工顶板放水孔及注浆孔。采用 QB - 12型风动注浆泵进行注浆。

3) 钻孔布置参数。¹顶板放水孔: 为防止碎渣冲出, 并为前方注浆封堵涌水创造条件, 在现有支护顶板范围内向顶板上方打孔放水并安设

孔口管, 其仰角为 60b。放水孔为5 个, 孔径 42 mm注浆孔: 注浆孔沿巷道周边布置, 为防止注浆管在前方承压时被挤出, 孔口应从支护体钻进