壁后注浆技术在平禹煤电公司一矿机轨合一大巷的应用

时间:2021-04-11 09:45:32 论文范文 我要投稿

壁后注浆技术在平禹煤电公司一矿机轨合一大巷的应用

        平禹煤电公司一矿位于禹州矿区东北部,设计生产能力0.6Mt/a,2011年核定生产能力为1.08Mt/a,主采煤层为二1和二3煤层,矿井现生产水平为-200m水平。机轨合一大巷是矿井东翼技改区的主运输大巷,其服务年限较长。巷道布置在二1煤层顶板10m以上的泥岩中,围岩层理发育,较为松散,泥岩强度低,在21.3~31.0MPa之间。巷道掘出一段时间后,因支护方式和断面的原因,造成巷道喷射混凝土出现脱层、掉渣现象,影响巷道正常运输和行人安全。为保证巷道完整性,使其发挥主要运输功能的作用,采取壁后注浆的工艺进行加固。
        1.工程概况
        平禹煤电公司一矿机轨合一大巷巷道断面17.89m2,净宽5.2m,净高4m。巷道支护采用U36+喷射混凝土支护,棚间距0.6米,喷射混凝土厚度150mm。
        2.壁后注浆加固原理
        采用壁后注浆对易变形巷道破碎围岩加固处理后,使浆液充填和胶结围岩的空隙和裂缝,在巷道的外围形成完整的注浆帷幕,并与围岩、锚注杆共同形成有效承压承压组合拱。由于注浆使得巷道外围组合拱厚度加大,能有效提高支护结构的承载能力。而锚注杆将软弱的直接顶吊挂于其上的坚固基本顶上,提高了围岩的整体强度,防止巷道的变形破坏,从而确保巷道的长期使用。
        3.方案设计
        本次巷道围岩注浆加固是与喷射混凝土支护构成联合支护方式,巷道注浆加固采用一次注浆方式,在围岩裂隙较小,注浆困难的位置进行二次注浆加固。
        (1)注浆孔深及间排距
        根据巷道围岩裂隙发育的.经验公式: 
        …公式(1)
        据对平禹煤电一矿初步调研,砂质泥岩的抗压强度平均20MPa,岩层的平均密度3.0,巷道的半径2.6m。
        (2)注浆压力
        考虑到平禹一矿是对机轨合一大巷进行修复,是对破裂岩体的固结,注浆压力主要用于克服浆液在裂隙中的流动阻力,注浆压力不宜过多,一般在1~2.5MPa,并在施工中根据注浆量适时调整。
        (3)注浆时间及注浆量
        注浆时间是指单孔注浆时浆液从注入巷道围岩到结束所需的时间,在贯通裂隙面或松散破裂区,为防止浆液扩散过远或跑浆,在控制注浆压力的同时要适当减少注浆时间;在裂隙欠发育处,浆液流动速度慢,流量小,则适当延长注浆时间,以保证注浆效果,单孔注浆时间5min左右。
        注浆材料的消耗分别按理论公式估算如下:
        单孔注浆量: 
        …(公式2)
        将有关数据代入公式2计算,每个注浆孔需0.0733m3浆液,约110Kg水泥。
        每米巷道的注浆量: 
        …(公式3)
        将有关数据代入公式3计算,每米巷道注浆需0.4m3浆液,约600Kg水泥。
        (4)注浆管加工
        注浆管采用无缝钢管制作, 钢管直径φ22mm, 壁厚为2.5mm, 杆长2m,杆体上每隔200mm 均匀钻出φ8mm 注浆孔,一周3个孔,不在同一圆周上,管口螺纹M22,螺纹长50mm,管终端呈稍扁状, 以增加注浆出口压力,注浆导管如图2所示,安装时钢管外露30mm,用快硬水泥封孔。
        (5)注浆材料
        为节约注浆成本,注浆材料首选32.5级普通硅酸盐水泥,水灰比取0.6~1.5,根据现场施工浆液的渗透性调整水灰比,为了保证注浆固结巷道围岩的强度,水灰比不宜过多,采用掺入高效减水剂提高水泥浆液的流动性和渗透性,降低浆液的水灰比。高效减水剂掺量是水泥的0.7%~1%;水泥在水化硬化过程中要产生体积收缩,影响其注浆固结围岩体的强度,建议在水泥浆液中掺入膨胀剂,使注浆材料有一定的微膨胀性,掺量在8%左右即可。      4. 方案实施
        (1)钻注施工
        注浆施工过程中,钻孔必须间隔跳跃循环进行,避免因注浆孔过近而产生窜浆现象。同一断面的注浆孔先打1~7号孔,并按序号先后进行注浆,待注浆结束后,再打8~11号孔,并按序号注浆,如图3所示。沿巷道轴向方向的注浆孔,每间隔一排,按图3进行打眼注浆,当注浆50m后,再进行加密注浆。为加快注浆速度,可以采用多台注浆泵同时注浆。封孔采用快硬膨胀水泥,提前一班进行封孔,确保封孔水泥硬化,保证封孔质量。
        接通管线,用清水试注,严格按水灰比供水上料,搅拌均匀,将吸浆管放入料桶中,开泵注浆,通过调压阀由小到大调节注浆压力,观察注浆速度、注浆量、漏浆情况等,调整注浆时间,保证注浆效果。
        (2)注浆监测及质量检查
        注浆施工隐蔽性强,应加强注浆过程中的监测监控工作及注浆后的质量检查工作。注浆初期应详细记录注浆压力、注浆量、渗透范围等参数变化情况,掌握其规律,以调整并确定注浆参数,指导后续的注浆工程。注浆后可选择典型位置复注浆,观察注浆情况,同时进行常规的矿压观察、深孔位移和声波测试,分析判断注浆效果。