摘要：某地区煤矿作为新建特大型矿井，主采3号煤层。井田内3号煤层赋存稳定，但结构复杂，煤质松软，厚度一般为3.5m～6.2m，平均5.5m。煤层倾角1°～15°，平均8°，埋藏深度为463.9m～633.9m，平均埋藏深度500m。工作面采用倾斜长壁一次采全高后退式自然垮落综合机械化采煤法（简称“大采高综采”）。本矿井一盘区1101巷为一盘区胶带巷，沿煤层顶底板掘进，采用矩形断面，净宽5.2m，净高4.35m。该盘区瓦斯含量较高，在巷道掘进过程中需要施工抽采钻孔来掩护巷道掘进，由于一盘区煤体酥软，又受到抽采打钻影响，同时受到开挖动压影响，导致巷道掘进过程中巷道成型较差，且锚索预紧力较低，不能满足设计要求，巷道在掘进完成后，变形严重，部分区域需要进行返修，浪费了大量的人力、物力和财力。
关键词：高瓦斯；软煤层；注浆；掘进
引言：
从注浆施工工艺、施工技术要求、注浆工序、施工方法等方面对超前注浆技术在高瓦斯软煤区掘进施工中的应用进行了探讨，并对其应用效果进行了分析。结果表明，高瓦斯软煤层巷道掘进过程中利用瓦斯抽放钻孔进行注浆作业，可加固受影响的破碎煤体，提高巷道围岩完整性，从而提高巷道成型质量，提高煤体的可锚性，减小巷道返修率，减少帮部报废锚索补打数量，提高掘进效率，同时减少后期巷道的维护工作量。
1.注浆施工工艺
根据注浆充填、加固原理，对掘进工作面巷道掌面钻场瓦斯抽采掩护孔孔内二次下注浆管，封孔后使用电动注浆泵进行注浆加固施工，加压使浆液填充瓦斯抽采孔在煤体里形成孔洞且使其向煤体裂隙扩散，达到加固煤体、提高煤体完整性的目的。
1.1安设瓦斯抽放钻孔注浆套管
注浆套管为铁质，套管内径52mm～55mm为宜，外径60mm～75mm为宜。孔口管长度1.5m，接长管长度1m，丝扣连接。安设注浆套管时，先将2只接长管、1只孔口管依次外套在瓦斯抽放管外放入抽放钻孔，直到因钻孔塌孔无法塞入为止，在此过程可根据现场情况确定使用的接长管数量。注浆套管封孔位置为孔口至孔内最远一只接长管中部，采用棉纱配合双液浆封孔。注浆孔数为8个，深度为30m～90m。
1.2瓦斯抽放钻孔封闭
孔口与瓦斯抽放橡胶管间塞入长度不小于500mm的棉纱（加入双液料封孔）与注浆铝塑管，铝塑管长度4m，待封孔固结后，连接注浆系统，向铝塑管内注入双液浆直至瓦斯抽放橡胶管流出双液浆，用棉纱堵住橡胶管继续注浆至封堵密实。
1.3浅孔及另行打孔注浆
清理两帮表面→标记钻孔位置→架设钻机→钻孔至设计孔深并清洗→射浆管管壁打孔并与孔口管相连→射浆管和孔口管插入钻孔，外露螺纹端长度150mm～200mm→双液注浆浆液封孔→3h后连接注浆系统→压水、注浆至终压→关闭孔口阀、拆除注浆系统→6h后拆除孔口阀。
2.施工技术要求
2.1钻场深部注浆
采用原瓦斯抽放钻孔注浆，具体如图1所示。
图1 深部注浆孔主视图：
2.2钻场浅部注浆
注浆孔布置：浅部注浆钻孔布置在瓦斯抽放孔上方0.5m位置，横向间距1m，注浆孔布置如图2所示。
图2 浅部注浆孔布置图：
钻孔：注浆钻孔采用防突钻机或锚杆钻机打孔，钻孔直径Φ42mm。注浆孔深度：钻孔深度3000mm。注浆孔角度：注浆孔垂直于巷道岩面，或上仰5°施工。注浆方式：钻孔全部采用埋孔口注浆管进行注浆，孔内下射浆管，全长一次注浆施工，封孔深度为1000mm。注浆压力：注浆终止压力2MPa～3MPa，根据现场情况进行调整。现场施工时采用低压低流缓慢注浆工艺，以便形成浅部完整止浆层。
3.注浆工序
3.1浅孔注浆工艺流程
打眼→下套管→插封孔管→控制封孔距离→钻孔封孔→深孔注浆→处理现场漏液及杂物→现场文明生产。
3.2深孔注浆工艺流程
下套管→插封孔管→控制封孔距离→钻孔封孔→深孔注浆→处理现场漏液及杂物→现场文明生产。
4.施工方法
4.1运料
运料采用胶轮车将注浆料运到指定地点并码放整齐，码放时必须选择顶帮条件较好的区域并分类码放，使用时由人工运到注浆区域。
4.2接泵
接泵以前首先检查风管和风泵的接头是否完好，各类U形销、小链、截止阀是否齐全，然后用Φ25mm的风管将风泵联接起来[1]。
4.3安全检查
在施工以前首先对施工地点周围20m范围内的顶板进行检查，如发现有隐患及时组织人员处理，等确认安全后方可施工。
4.4注浆及封孔
按规定的水灰比拌料，使用风动注浆泵将迎头瓦斯抽放孔全部封孔，封孔按注浆管连接要求进行封孔，先注左侧孔，后注右侧孔。
5.应用效果
注浆钻孔布置及浆液扩散效果图见图3，图3中粗线为注浆钻孔。
图3 注浆钻孔布置及浆液扩散效果图：
注浆前巷道施工期间帮部锚索预紧力严重不达标，80%锚索预紧力不足15MPa，帮部因锚索报废补打锚索数量大，材料严重浪费。注浆后现1101巷施工两帮锚索预紧力全部保证在15MPa以上[2]，70%以上的锚索预紧力能达到17MPa、18MPa，甚至部分锚索预紧力能达到20MPa，锚索预紧力问题一定程度上得到了改善，补打锚索数量减少，减少了材料的浪费。安排队组对帮部3#、4#锚索预紧力做统计，帮部从上往下第2根锚索采用带角度向上施工，锚固端都锚固在顶板上，预紧力都能达标。注浆后巷道掘进期间帮部片帮减少，基本不存在因煤体酥软造成的巷道超宽，巷道成型有了很大改善。未注浆巷道掘进期间帮部多数锚索超长，注浆后的巷道掘进时因煤体变实、变硬，锚索外露长度基本都能达到设计要求。
结论：
简而言之，该煤矿一盘区1101巷在掘进前迎头利用瓦斯抽放钻孔进行注浆，保证了煤体的完整性，掘进过程中成型较注浆前有明显改善，锚索预紧力由原15MPa提高至25MPa，补打锚索数量减少，同时降低了巷道施工成本，掘进效率大幅提升。巷道后期变形量减小，降低了巷道后期的返修工程量，降低了工人的劳动强度，取得了显著的技术经济效益，为在类似复杂生产地质条件下的进一步推广应用积累了宝贵经验[3]。
参考文献：
[1]朱家学.锚网索喷注联合支护在深部软岩巷道中的应用[J].中州煤炭，2017（3）：7-9.
[2]康红普，冯志强.煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势[J].煤炭开采，2018（3）：1-7.
[3]徐胜利.巷道围岩注浆加固技术在王坡煤矿的应用[J].山西煤炭，2018（7）：66-67.
论文作者:贾艳雷
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/4
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