破碎软岩大巷壁后注浆加固技术研究
摘要：介绍了破碎软岩壁后注浆作用机理，以平禹一矿机轨合一大巷为例，对注浆参数、设备、工艺流程以及注浆效果作了详细的论述，通过工程实践取得良好支护效果。关键词：作用机理；注浆参数；注浆工艺；注浆效果
1.概况
平禹一矿东翼机轨合一大巷布置在二1煤顶板10m以上的泥岩中，该巷道原大部分采用“U36 + 喷射混凝土”支护。因巷道断面大、围岩层理发育，巷道掘出一段时间后，大部分区域喷层开裂、脱落，底臌严重，断面缩小，无法满足安全生产的要求。经过多次反复扩修，也根本达不到支护阻力的要求。为了提高围岩本身的承载性能，决定扩修后采用壁后注浆支护技术方案。
2.壁后注浆加固技术的作用机理
壁后注浆加固巷道围岩是采用圆钢管作为锚杆，并兼作注浆管使用。其支护原理主要包括以下几个方面：
（1）壁后充填加固作用
壁后进行注浆充填，外荷载均匀地传递给支架，使支架承受均布荷载。同时，注浆充填层可吸收围岩部分变形能及变形量，减少支护及围岩变形的剧烈程度。
（2）裂隙充填与压密作用
注浆浆液可以将相互连通的岩体裂隙充满，并将破碎的围岩胶结成整体，抑制围岩流变。同时还可将充填不到的封闭裂隙和孔隙压缩，从而对岩体整体起压密作用，岩体弹性模量、强度相应提高。
（3）网格骨架作用
注浆浆液经挤压或渗透到围岩裂隙中固结，会形成新的网格骨架结构，固结体具有良好的韧性和粘结性，承受外载时表现出更好的塑性，可以承受较大的变形而不破坏，从而改善巷道维护状况。
（4）注浆浆液对锚杆杆体抗腐蚀性得以加强
注浆浆液充入杆体周围后，一方面使杆体全长受到防锈钝化膜的`保护。同时注浆浆液对锚杆也起到了很好的加固作用，从而保证了锚杆自身的长期稳定性。
（5）注浆为锚杆提供可靠的着力基础
良好的注浆效果可实现锚杆在全长范围内良好的锚固效果，为锚杆提供可靠的着力基础，进一步保证了巷道内层结构的承载能力。
（6）对锚喷支护的增强作用
注浆浆液可以强化喷层与围岩的粘结作用，维护喷层稳定，使端锚型锚杆转为全长锚固型。经围岩注浆加固，使频于破坏的锚喷支护体转变成高强的喷锚注加固圈，可以使围岩变形速度大大降低，实现长期维护。
（7）水泥基注浆材料固结破裂煤岩体的性能得以增强
破裂煤岩通过水泥基注浆固结体，其固结体延性增大，变形能力、强度、稳定性显著增加，这有利于形成适应大变形的承载结构。
3.注浆参数设计
东翼机轨合一大巷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
注浆孔深取决于巷道围岩的渗透性和浆液的流动性，根据巷道围岩裂隙发育的经验公式：
………………………………（公式1）
公式中：R—围岩破碎圈半径（m）；
γ—岩层平均密度，
H—巷道埋深（m），
Rc—岩石抗压强度(MPa)，
a—巷道半径(m)。
经公式1计算，得出裂隙发育的范围为1.92m，考虑围岩的渗透性和注浆加固的目的，取一定的安全系数，设计注浆孔的深度为2.5m。
注浆孔的间排距根据浆液扩散距离设计，而扩散距离受注浆压力、浆液流动特征、裂隙开度、产状及分布特征和注浆工艺等因素影响。根据试验段的现场写实，巷道单孔浆液扩散距离为3.5米以上。为了确保安全，设计注浆孔排距为4.8米，间距为2米。
（2）注浆压力
本次注浆压力主要用于克服浆液在裂隙中的流动阻力，注浆压力一般控制在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，为保证注浆效果，单孔注浆时间控制5min左右。
注浆量随不同部位的破裂程度、裂隙分布情况是不一样的，按理论公式估算如下：
单孔注浆量：
………………………………………（公式2）
式中：Q1—单孔注浆量
λ—浆液损失系数，取1.2
β—充填系数，一般取0.7