平煤神马建工集团建井三处 河南省 平顶山市 467000
摘要：着矿井开采范围的扩展，开采深度的不断增加，致使开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下煤岩体自身膨胀给巷道支护带来的叠加应力，对煤矿巷道支护的破坏非常严重。注浆锚杆悬吊加固技术，就是在矿井深部、复杂构造应力和采动压力等叠加矿压下，给巷道稳定支护带来难以适应情况下的成功运用，该技术是在现实综合注浆施工中摸索出的一套克服以上困难的成功技术之一。
关键词：深部松软底层；注浆；悬吊加固
引言
随着矿井开采范围的扩展，开采深度的不断增加，致使开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下煤岩体自身膨胀给巷道支护带来的叠加应力，对煤矿巷道支护的破坏非常严重。中国平煤神马集团公司深部矿井巷道支护受埋深、软岩、采动、构造应力和煤系地层含水丰富的影响而出现的变形大、破坏严重、稳定性差及支护困难等技术难题，在矿井生产过程中存在极大安全隐患。
1、项目简介
近年来，随着矿井开采范围的扩展，开采深度的不断增加，致使开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下煤岩体自身膨胀给巷道支护带来的叠加应力，具有方向不同、时空不同和力的大小层次不同，对煤矿巷道支护的破坏相当严重。确保巷道支护永久稳定，这一长期得不到解决的技术难题，通过新型巷道支护体系，从根本上改变围岩力学状态，有效地保证巷道支护的稳定性，攻克复杂应力极软岩巷道支护的技术瓶颈，解决深部矿井巷道支护稳定，一直是全国矿山行业共同探求的技术课题。
注浆锚杆悬吊加固技术，其核心部分就是利用巷道周边围岩为承载体，运用锚杆力学原理与注浆浆液充填、置换原理。把注浆锚杆的悬吊、组合、挤压拱理论作为主体支护体系来调动巷道围岩的承载力；通过注浆使浆液在压力作用下对岩层内裂隙、缝隙、孔隙，进行充填、置换饱满，浆液在岩层中固化后，与岩层形成坚固的整体，同时提高了巷道围岩密贴程度和承载应力。实现了以围岩为支护依托和参与体，达到重造组合体的动态支护体系，以提高围岩自身强度和承载能力，使巷道支护长时间保持稳定的目的。
2、主要科技创新
该技术针对巷道支护永久稳定，这一长期得不到解决的技术难题，通过新型巷道支护体系，从根本上改变围岩力学状态，有效地保证巷道支护的稳定性，攻克复杂应力极软岩巷道支护的技术瓶颈。研究了软岩岩石力学、锚注支护和注浆加固机理。
2.1主要科技创新之一：研究了矿井深部巷道新型支护技术，运用锚杆力学原理与注浆浆液充填、置换原理，通过注浆使浆液在压力作用下对岩层内裂隙、缝隙、孔隙，进行充填、置换饱满，不仅提高了巷道围岩与原生岩密贴程度，而且加强了围岩应力。
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2.2主要科技创新之二：研究了矿井深部巷道软岩岩石、锚注支护和注浆加固技术，调动和提高了围岩自身强度，改变了围岩力学状态，达到了加固支护巷道的目的，实现了工程施工进程。
2.3主要科技创新之三：研究了利用注浆锚杆的悬吊、组合、挤压拱固结理论作为主体支护体系来调动巷道围岩的承载力，进一步提高了支护材料的强度和锚固着力点的深度。
2.4主要科技创新之四：研究了矿井深部巷道围岩裂隙、缝隙通过浆液充填、置换岩层内裂隙、缝隙、空隙，待浆液固化后，与岩层形成坚固的整体，达到永久支护巷道的目的。
3.研究的意义
近几年，为缓解日益突出的能源瓶颈问题，华东、华北等主要产煤地区新井建设速度明显加快。由于该地区浅部煤炭资源已近枯竭，新建矿井多具有穿越表土层厚、地压大、地质条件复杂等特点，且由于受到开采限制慢慢趋向于更深部。矿井深部注浆锚杆悬吊加固技术其主要内容是软岩岩石力学、锚注支护和注浆加固机理，针对复杂应力下软岩巷道的特点，以调动和提高围岩自身强度为核心，以改变围岩力学状态为切入点，采取系列手段，确定巷道支护的科学方案，实现施工进程和最佳的效果，达到重造组合体的动态支护体系，以提高围岩自身强度和承载能力，巷道支护永久保持稳定。
现场对施工注浆锚杆钻孔质量要求相当高，采用深浅孔相结合的注浆方式，浅孔深1.5m，深孔深2.5m，注浆钻孔孔底间距控制在2m，要保证注浆孔的设计间排距，并要求垂直于岩面，底角注浆锚杆径向夹角500～600，要严格控制孔深，使其与注浆锚杆配套；浆液配比、水灰比和注浆终压应满足设计要求；遇到漏浆时，可采取间歇式注浆，达到充填饱满的目的；注浆孔间排距可根据实际扩散半径加以调整，当注浆时达不到设计终压，一般是浆液沿大裂隙定向扩散所致，可增加一定水玻璃用量，堵塞裂隙通道，并隔一段时间后，在该孔周边造孔进行复注，以保证围岩内浆液扩散均匀，充填、置换密实。
注浆设备采用2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵和与之配套的GS-700型立式高速搅拌机；封孔采用伸缩型专用封孔器；注浆封孔压力浅孔选择1～3MPa，深孔选择4～6Mpa，压力太大或太小都达不到理想注浆效果。
该项目在现场调研和实践论证的基础上，通过施工现场观察、试验分析注浆锚杆悬吊与注浆加固不同施工工艺，采用理论分析与实际操作相结合的方法，探讨注浆锚杆悬吊与注浆加固控制以围岩为支护依托和参与体，达到重造组合体的动态支护体系，以提高围岩自身强度和承载能力，使巷道支护长时间保持稳定的目的。
4、结论
该项目的成功实施，从根本上改变围岩力学状态，有效地保证巷道支护的稳定性，攻克复杂应力极软岩巷道支护的技术瓶颈，解决了深部矿井巷道支护稳定的目的，从而实现了安全生产。一方面节约巷道长期维修费用投入，经济效益极为明显；改善井下作业环境，实现了安全生产；另一方面可以为国内外同类行业注浆锚杆悬吊加固技术新工艺技术应用方面，提供可借鉴的成果和经验。再者，通过巷道支护的长久稳定性消除了巷道变形、抽帮冒顶、大面积垮落的隐患，由此实现的安全，所带来的社会效益则更加可观。实践证明，该注浆锚杆悬吊注浆加固技术具有施工简便、占用设备少、施工速度快、注浆效果好、安全性高等优点，具有重要的经济和安全意义。
参考文献
[1]《矿井注浆施工手册》，作者：张永成/董书宁/卢相忠/张斗群.
[2]《注浆技术》，作者：张永成.
论文作者:李永恒
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
标签：巷道论文; 围岩论文; 注浆论文; 矿井论文; 应力论文; 浆液论文; 技术论文; 《防护工程》2017年第11期论文;