運輸順槽掘進(jìn)斷層含水破碎帶注漿堵水與加固施工方案

1、羊場灣煤礦Y292運輸順槽掘進(jìn) 穿過DF15斷層含水破碎帶注漿堵水與加固施工方案1 工程概況羊場灣煤礦Y292運輸順槽沿二煤底板掘進(jìn)，根據(jù)地質(zhì)資料前方將遇到DF15正斷層。2#煤層煤厚12.31m，傾角10°；煤層直接頂為粉砂巖、中粒砂巖互層，厚1.15m；老頂為中粒砂巖，厚18.45m；直接底為細(xì)砂巖，厚10.79m。DF15斷層傾向305°，傾角82°，落差15m，與Y292運輸順槽斜交，夾角約36°。該順槽在掘至距斷層15m時，按7°下坡掘進(jìn)直至通過斷層帶，巷道底板見2#煤底板夾矸，然后沿2#煤底板掘進(jìn)。該順槽在距斷層前后15m范圍采用錨

2、、網(wǎng)、噴支護(hù)，并采用U25鋼支架進(jìn)行加強支護(hù)，該范圍巷道斷面采用三心拱，巷道寬5900mm，高4000mm。根據(jù)礦地測科在探巷探斷層實際情況，該斷層可能出現(xiàn)圍巖破碎涌水、涌砂現(xiàn)象。2 目的及要求為防止DF15斷層在巷道掘進(jìn)通過時發(fā)生突水或冒頂事故，現(xiàn)按照煤礦安全規(guī)程、礦井水文地質(zhì)規(guī)程及煤礦防治水工作條例有關(guān)規(guī)定，結(jié)合井田地質(zhì)勘探資料、井巷揭露的地質(zhì)資料有關(guān)內(nèi)容，特編制本設(shè)計，對DF15正斷層進(jìn)行化學(xué)預(yù)注漿加固，防止突水、涌沙及冒頂事故的發(fā)生。為確保工作面能夠順利推過DF15斷層，防止掘進(jìn)時發(fā)生冒頂或涌沙涌水事故，我們擬采用深孔超前化學(xué)預(yù)注漿加固及開挖后圍巖錨注加固相結(jié)合的方法，實現(xiàn)堵水固沙，保

3、證不發(fā)生冒頂或涌沙涌水事故，消除過斷層的種種不安全因素，保證巷道的正常掘進(jìn)。3 化學(xué)注漿加固破碎煤巖體的機理1)充填密實作用漿液在注漿泵壓力作用下，不但可以將互相聯(lián)通的巖體裂隙充滿，同時在壓力的作用下，還可以將充填不到的封閉裂隙和空隙壓縮，從而對巖體整體起到壓實作用。壓實作用的結(jié)果是使巖體的彈性模量提高，強度也相應(yīng)提高。2)網(wǎng)絡(luò)骨架作用在破碎煤巖的注漿加固過程中，漿液在泵壓的作用下擠壓或滲透到破碎煤巖的大大小小的裂隙中去，漿液固結(jié)后，以固體的形式充填在裂隙中并與巖體固結(jié)，這些充填的材料在巖體內(nèi)形成新的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，注漿后的巖體增加了由加固材料形成的漿脈。這些漿脈在巖體中呈薄厚不一的片狀或條狀，

4、但均相互聯(lián)系形成網(wǎng)絡(luò)骨架，網(wǎng)絡(luò)骨架內(nèi)側(cè)則是均勻密實的巖體，形成網(wǎng)絡(luò)骨架的充填材料具有較好的彈性的粘結(jié)強度。3)補強作用巖體的強度通常用莫爾強度理論來描述，注漿加固的補強作用可采用莫爾強度理論進(jìn)行分析，為簡化計算，強度曲線采用直線形包絡(luò)線。即式1 式中：巖體抗剪強度，Mpa；正應(yīng)力，Mpa； C巖體的內(nèi)應(yīng)力，Mpa；內(nèi)摩擦角，°。由上式可知，巖體強度的大小是由C、兩個指標(biāo)確定的。當(dāng)集中的切向應(yīng)力超過巖體的強度極限時，工作面表面的巖體首先破壞，產(chǎn)生裂隙，巖體原有的內(nèi)應(yīng)力及內(nèi)摩擦角下降，圍巖在一定范圍內(nèi)形成圍巖破碎帶，此破碎帶內(nèi)的巖體雖具有一定殘余強度，但其抵抗工作面圍巖深度變形的能力顯著

5、降低，注漿加固的目的就是通過注漿使這一區(qū)域內(nèi)的破碎巖體的強度及整體性得到加強，如圖1。巖體C、值的增值大小，視注漿材料的性能及注漿工藝是否合適而有所不同，一般來講，注漿材料本身固結(jié)強度高、穩(wěn)定性能好，注漿工藝合理，能保證巖體裂隙充填密實，漿液與裂隙面粘結(jié)牢靠，其C、值的增值較大。通過注漿可改善巖體弱面的力學(xué)性能，即提高裂隙的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，增大巖體內(nèi)部塊間相對位移的阻力，從而提高圍巖的整體穩(wěn)定性。4)轉(zhuǎn)變破壞作用當(dāng)巖體中存在較大的裂隙時，切裂隙附近的巖石單元處于二向應(yīng)力狀態(tài)，而當(dāng)裂隙內(nèi)充滿加固材料后應(yīng)力發(fā)生變化，這些單元將轉(zhuǎn)變成三向受力狀態(tài)。巖石在三向受力狀態(tài)下的強度極限將比在二相或單向受力

6、時顯著增大，并且脆性減弱，塑性增強，注漿加固起到了轉(zhuǎn)換破壞機理和增加巖體強度的作用。連續(xù)介質(zhì)（如巖體）內(nèi)有裂隙時，在承載過程中會形成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，而最大的應(yīng)力集中在裂隙端部，如圖2所示。應(yīng)力集中系數(shù)K取決于裂隙端部半徑，裂隙長u1210u1注漿巖體屈服包絡(luò)線未注漿巖體屈服包絡(luò)線u圖1 試塊在注漿前后強度變化圖CW31圖2 巖石裂隙端部應(yīng)力集中度C及巖體尺寸W之比。介質(zhì)發(fā)生破壞就是在一定的應(yīng)力條件下裂隙出現(xiàn)失穩(wěn)擴(kuò)展的結(jié)果。經(jīng)過注漿加固后，裂隙內(nèi)將充滿加固材料，而且由于加固材料對裂隙面的粘結(jié)作用，會使裂隙端部的應(yīng)力大大削弱或消失，從而可使巖體的破壞機理發(fā)生轉(zhuǎn)變，由原來裂隙擴(kuò)展破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樵谧畲蠹魬?yīng)

7、力作用下的剪切破壞，或在垂直于最小主應(yīng)力方向發(fā)生拉伸破壞等等。4 錨注加固技術(shù)及其機理作為控制軟巖巷道礦壓顯現(xiàn)與巷道維護(hù)的有效手段之一，近年來錨注加固技術(shù)特別是全斷面錨注加固技術(shù)受到了人們越來越多的重視。巖體錨注加固技術(shù)是利用特種中空錨桿兼做注漿管，融錨固、封孔、注漿工藝為一體，對巖體實施外錨內(nèi)注加固處理的一種加固方式。它是巖體注漿加固技術(shù)同巖體錨桿加固技術(shù)的有機結(jié)合，充分利用注漿加固與錨桿加固的各自優(yōu)點，全力調(diào)動整個巷道圍巖自身的承載能力。同傳統(tǒng)的支護(hù)手段相比，錨注加固技術(shù)有許多顯著的優(yōu)點。傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)支架，只對圍巖表面施加阻力，而圍巖作為被支護(hù)的對象，本身不參與支架的支護(hù)作用，因此支護(hù)

8、結(jié)構(gòu)要被動地承受全部的外界壓力。普通的錨噴或錨噴網(wǎng)加固，在圍巖軟弱、巷道圍巖松動范圍很大的情況下，由于整個錨桿都在巷道圍巖極限平衡區(qū)或破碎區(qū)內(nèi)，錨桿在圍巖內(nèi)部無法形成堅實的著力點，因此設(shè)想的各種成拱機制較難實現(xiàn)，錨桿只能同外邊的金屬網(wǎng)、噴層等一起部分地調(diào)動圍巖自身的承載能力。錨注加固則不同，一方面由于漿液的滲透壓入作用，充入巖石和巖體裂隙孔隙中，改變了圍巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，提高了圍巖抵抗外力破壞的能力，另一方面整個巷旁被加固的巖體通過錨桿和漿液凝結(jié)體有機地結(jié)合為一整體，巷道周圍巖體自身的承載能力得以充分地調(diào)動和發(fā)揮，通過錨注加固體系的整體作用解決軟巖巷道的維護(hù)問題。4.1 全斷面

9、錨注加固機理在軟弱圍巖條件下，使用錨注加固技術(shù)控制巷道礦壓顯現(xiàn)的優(yōu)點，一方面體現(xiàn)在注漿漿液對巖石巖體和金屬錨桿的作用與影響上；另一方面則體現(xiàn)在錨桿與漿液凝結(jié)體之間的相互聯(lián)系與相互作用上。通過錨桿、漿液凝結(jié)體和圍巖的共同作用，充分體現(xiàn)出錨注加固的整體護(hù)巷效應(yīng)。1)錨桿與漿液凝結(jié)體之間的“網(wǎng)絡(luò)”效應(yīng)漿液對巷道圍巖裂隙的全面灌充以及同錨桿桿體的全面膠結(jié)作用。這些作用不僅對錨桿的防銹有益，而且對錨桿的受力以及對圍巖的控制更有益處，并且是體現(xiàn)錨注加固優(yōu)越性的主要方面。在一般的全長粘結(jié)金屬錨桿的受力分析中，能夠進(jìn)行分析的前提是假定沿錨桿桿體的軸線方向樹脂、砂漿等充滿鉆孔和桿體間的所用空間，以保證錨桿受力傳

10、遞的連續(xù)性。實際上，這些假設(shè)在許多情況下，特別是當(dāng)圍巖比較破碎的情況下，常常是很難滿足的。在粘結(jié)體出現(xiàn)斷續(xù)的地方，錨桿受力時將產(chǎn)生應(yīng)力集中等現(xiàn)象，因此錨桿的實際受力狀況要比理論分析計算的結(jié)果惡劣的多。錨注加固系統(tǒng)中的錨桿則不同，由于漿液能夠同巖體及錨桿桿體全面接觸，并且通過桿體射漿孔和錨桿頭部的擴(kuò)散面，將錨桿孔內(nèi)、桿體與鉆孔間以及滲入巖體內(nèi)的漿液凝結(jié)體聯(lián)系成一個“網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)，形成如同自然界中樹木主根與須根的共同固結(jié)作用，是錨桿受力傳遞連續(xù)性得以充分地保證，并通過漿液凝結(jié)體“網(wǎng)絡(luò)”將力傳遞到巷道圍巖之中，全面調(diào)動了圍巖自身的承載能力。2)全斷面錨注加固的“固底”效應(yīng)普通錨噴加固軟巖巷道的失穩(wěn)機理

11、是由于傳統(tǒng)的支護(hù)方式對巷道底板的處理不夠，使軟弱圍巖中的巷道底板成為整個巷道支護(hù)體系的薄弱環(huán)節(jié)之一，因而在地下水侵蝕、礦山壓力等的共同作用下，往往首先造成巷道底板的破壞隆起，繼而引發(fā)側(cè)墻內(nèi)傾、幫頂塌落等一系列礦壓顯現(xiàn)。松軟圍巖條件下，U型鋼反拱、混凝土澆砌反拱等一般的底板處理方法，或者由于處理效果不十分理想，或者由于工程量大、工程造價高、施工工藝復(fù)雜（特別當(dāng)考慮巷道無法滿足安全及使用等方面的要求，需要重新翻修時），這些方法往往在實際應(yīng)用中受到許多限制。而一般的錨桿或錨桿加鋼帶處理底板的方法，由于其未能十分有效地解除水分、空氣等對底板圍巖的作用與影響，因此在水的作用下，巖體強度降低、松動范圍繼續(xù)

12、擴(kuò)大時，它所能起的控制底鼓的作用也十分有限。所以，用底錨方法控制底鼓在許多情況下也被棄用，這也是目前國內(nèi)大多數(shù)軟巖巷道未對巷道底板進(jìn)行加固處理的主要原因之一。巷道全斷面錨注加固方式則不同，它是在用錨注方法加固巷道幫、頂?shù)耐瑫r，也采用錨注方法處理巷道底板，因此，這種處理方法不僅對控制巷道底鼓有利，而且對控制整個巷道圍巖變形也十分有利。由于巷道圍巖的錨注加固是以改變巖體自身的物理力學(xué)性能為基礎(chǔ)的，隨著巖體力學(xué)性質(zhì)、水理性質(zhì)和自身承載能力的改善，改善了巷道圍巖的應(yīng)力分布狀態(tài)，同樣加固情況下，全斷面錨注加固巷道的礦壓顯現(xiàn)特征普遍好于非錨注巷道的礦壓顯現(xiàn)特征。巷道半斷面錨注加固方式，由于未能有效的改進(jìn)和

13、加固軟巖巷道支護(hù)體系的薄弱環(huán)節(jié)巷道底板，使支護(hù)系統(tǒng)仍留有缺陷，導(dǎo)致巷道圍巖的應(yīng)力分布狀況沒有實質(zhì)性的改善，雖能有效的控制巷道圍巖水平方向的位移，使巷道水平位移大大減小，但無法有效地控制和減小巷道垂直方向的位移。因此，在底鼓是巷道礦壓顯現(xiàn)最主要特征的情況下，不宜采用半斷面錨注加固方式對巷道圍巖進(jìn)行加固處理。和半斷面錨注加固方法相反，僅用錨注治底的加固方法，雖能控制和減小巷道底鼓，但巷道頂板和兩幫的位移普遍加大，巷道周圍的極限平衡范圍仍然較大。全斷面錨注加固方法由于消除了支護(hù)體系的薄弱環(huán)節(jié)，使整個巷道加固體系受力均勻，不僅巷道的影響范圍及極限平衡范圍最小，而且巷道周圍的應(yīng)力分布呈現(xiàn)出圓形巷道的應(yīng)力

14、分布特征。因此，它是最有利于巷道維護(hù)與礦壓控制的巷道加固方式。3)全斷面錨注加固的“涵拱”效應(yīng)巷道實施全斷面錨注加固后，在錨桿和漿液的共同作用下，巷道錨注加固圈內(nèi)的圍巖被凝結(jié)加固成一個類似于圓形涵管狀的極限平衡或彈性環(huán)狀承載體，相當(dāng)于巷道自由空間周圍澆鑄了一個混凝土圓涵,能夠有效地保護(hù)整個巷道自由空間。全斷面錨注加固“涵拱”效應(yīng)見圖3所示。5 化學(xué)注漿方案的選擇根據(jù)注漿實踐經(jīng)驗可知，被注巖層強度的增長是一種受多種因素制約的復(fù)雜的物理化學(xué)所過程，除注漿材料外，漿液與界石的結(jié)合形圖3 全斷面錨注加固“涵拱”效應(yīng)a巷道當(dāng)量半徑；b注漿圈半徑；d加固圈厚度；R極限平衡區(qū)半徑式，漿液注入的飽和度以及漿液

15、注入的時間效應(yīng)都有著重要影響，特別是提高漿液對孔隙或裂隙的充填程度及對界面的結(jié)合能力，是使巖層強度增長的重要因素。漿液的擴(kuò)散半徑取決于許多因素，如被注砂（巖）層的滲透系數(shù)、注漿壓力、溶液的粘滯度及壓入時間等。所以正確掌握溶液的流動半徑，對降低溶液消耗、注漿孔布置及保證工程質(zhì)量具有重要意義。一般當(dāng)注漿材料的顆粒尺寸d小于砂（巖）層的有效孔隙或裂隙尺寸Dp，即式1的“凈空比”R大于1時，漿材才是可注的。 式2注漿工程中應(yīng)要求漿液具有較好的流動性，因為流動性越好，漿液運動時壓力損失越小，因而能自注漿點擴(kuò)散距離越大。水泥注漿是處理各種復(fù)雜水文地質(zhì)條件的主要手段之一，但水泥漿液在注漿壓力作用下，一般只能

16、灌注大于0.3mm的裂隙，單位吸水率可降至0.01L/cm，彈性模量可以提高1-2倍，但是在很多情況下選用化學(xué)注漿是較水泥注漿可靠的，比如：1) 水泥注漿后防水構(gòu)筑物仍有滲漏，表明水泥不能注入微細(xì)裂隙，有時雖然滲漏量很小，但它卻具有良好傳導(dǎo)水壓力的性能，一般可用化學(xué)漿液去截斷微細(xì)裂隙的滲流通道；2) 當(dāng)巖層裂隙地下水流速超過一定數(shù)值（水泥注漿規(guī)范定為600m/d）時，一般水泥注漿難以達(dá)到預(yù)期效果，此時可考慮采用化學(xué)注漿；3) 對斷層或軟弱夾層，可以用高強度的化學(xué)材料加固。應(yīng)用中，證明化學(xué)注漿材料比水泥具有較好的可注性，并能按工程需要調(diào)節(jié)漿液凝膠時間，所以也適于對流動水封堵，有的化學(xué)材料具有很高

17、的粘結(jié)強度，可用于松碎巖層的加固。6 注漿總體方案由于該斷層落差大，斷層附近有導(dǎo)水裂隙，存在斷層破碎帶出現(xiàn)涌水、涌砂可能，因此必須在距離預(yù)測斷層位置50m時，采取邊探邊掘的方法對該斷層進(jìn)行打鉆探查。探明斷層的準(zhǔn)確具體位置及斷層破碎帶間的水文地質(zhì)特性，探明斷層涌水量及水壓。根據(jù)上述情況確定采用如下注漿加固方案：1)施工泄壓導(dǎo)水孔：當(dāng)工作面掘至距DF15斷層約15m、10m、5m處時，在頂板分別施工2個泄壓導(dǎo)水孔，泄壓導(dǎo)水孔應(yīng)穿過斷層帶。泄壓導(dǎo)水孔原則上能夠?qū)鄬铀畬?dǎo)出，以利于巷道掘進(jìn)工作。2)工作面預(yù)注漿：當(dāng)工作面掘至距DF15斷層約5m處時，在巷道頂板及兩幫布置注漿孔，采用博特威化學(xué)漿進(jìn)行預(yù)注

18、漿，固結(jié)斷層破碎帶松散巖層，防止掘進(jìn)過程中發(fā)生冒頂事故。采用邊注漿邊掘進(jìn)，每個循環(huán)掘進(jìn)3m，大約需要13個循環(huán)通過斷層破碎帶。3)巷道全斷面錨注加固：巷道通過斷層破碎帶后，為防止回采工作面采動影響使得巷道變形嚴(yán)重影響生產(chǎn)，因此應(yīng)對斷層破碎帶處巷道采用注漿錨桿進(jìn)行全斷面化學(xué)漿錨注加固。4)回才工作面DF15斷層破碎帶化學(xué)注漿加固：為使得回才工作面安全、順利通過DF15斷層，則必須采用化學(xué)漿對斷層帶處回采工作面頂板進(jìn)行超前預(yù)注漿加固。7 注漿材料選擇注漿材料采用博特威化學(xué)漿。該漿液具有較高的粘合力和較好的機械性能，與巖層有較好的親和力，固結(jié)體的柔韌性能承受一定的地層變形，材料注入煤巖層后，低粘度混

19、合物保持幾秒鐘，滲透進(jìn)入細(xì)小的裂縫膨脹。博特威漿液由A、B兩種組份組成，雙組分的化學(xué)漿液在泵壓的作用下，以1：1的比例注入破碎巖(砂)層中，以孔口管為中心，向四周滲透和擴(kuò)散，充填破碎、松散的煤巖體孔裂隙，并且在材料自身二次發(fā)泡、膨脹的推動下，滲透到圍巖的深部微細(xì)裂隙內(nèi)，漿材膠凝后將松散、破碎的煤巖體膠結(jié)在一起，起到擠壓充填、粘接補強且具有一定塑性變形能力的作用。目前，博特威化學(xué)注漿堵水加固技術(shù)已成功地應(yīng)用于邢臺、峰峰、邯鄲、焦作、淮南、新集、兗州、潞安、神華等礦區(qū)數(shù)十個堵水加固工程，并已在全國各地多個地下工程、隧道工程、大壩工程的注漿堵水加固工程中廣泛應(yīng)用，創(chuàng)造了非常顯著的社會效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效

20、益。博特威材料性能指標(biāo)如下：a. 初凝時間 3040s b. 終凝時間 60120sc. 抗壓強度 3050MPa d. 粘結(jié)強度 310MPae. 雙液混合比 1 : 1 f. 漿液粘度 210230mPas(25)g. 膨脹倍數(shù) 13 i. 阻燃性能 阻燃博特威材料堵水加固反應(yīng)機理如下：注漿堵水加固的過程也就是漿液粘度的變化過程。博特威漿液在剛與水接觸到漿液開始發(fā)生膨脹反應(yīng)的時間范圍內(nèi)，粘度基本保持不變，但反應(yīng)體系一旦開始發(fā)生膨脹反應(yīng)，體系的粘度便急劇增大，并很快失去流動性，形成不透水的膠凝體，其變化過程大體如圖4所示。材料在注漿過程中的反應(yīng)分為三個階段：遇水混合階段、誘導(dǎo)反應(yīng)階段和膨脹反

21、應(yīng)階段。圖4粘度隨時間的變化過程8 化學(xué)注漿設(shè)備、動力系統(tǒng)及其性能參數(shù)8.1 化學(xué)注漿加固設(shè)備及其性能參數(shù)封孔、注漿均采用ZBQ-5/11型氣動高壓雙液化學(xué)注漿泵，如圖5。與注漿設(shè)備配套的進(jìn)風(fēng)管路為19mm高壓風(fēng)管若干米，出漿管規(guī)格為10mm，長度10m、5m、2m各若干根。ZBQ-5/11型氣動高壓雙液化學(xué)注漿泵主要性能參數(shù)見表1。圖5 ZBQ-5/11型氣動高壓雙液化學(xué)注漿泵結(jié)構(gòu)圖1.壓縮空氣進(jìn)口 2.進(jìn)氣閥 3.進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥門 4.馬達(dá)換向閥 5.氣動馬達(dá) 6.油霧器 7.出漿管 8.出漿壓力表 9.吸漿口A 10.吸漿口B 11.柱塞泵表1 注漿泵技術(shù)參數(shù)一覽表序號技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)1最大

22、注漿量(L/min)202最大注漿壓力(MPa)353供氣壓力(MPa)0.20.64壓縮空氣消耗量(m3/min)0.52.55重量(kg)756外型尺寸（mm）990*550*8008.2 化學(xué)注漿動力系統(tǒng)及其性能參數(shù)通過高壓管路供風(fēng)，直到注漿加固地點，接頭規(guī)格為19mm高壓管。從水管上接出10mm供水管，并接好閥門。根據(jù)煤體的承受能力和最小抵抗面及工作面煤體圍巖條件，供風(fēng)風(fēng)量不低于3m3/min，供風(fēng)壓力不低于0.5MPa。8.3 注漿管形式預(yù)注漿所用注漿管采用4分鋼管制作，長2m，可連接加長。錨注加固所用注漿錨桿采用特制25mm中空螺旋錨桿，長3000mm。頂、幫采用單根錨桿，底板由于

23、成孔困難，可采用接長注漿錨桿，每節(jié)1.0m。注漿錨桿頂部可連接鉆頭，實現(xiàn)自鉆。注漿結(jié)束后，錨桿尾部上托盤并用螺母鎖緊。8.4 封孔方式化學(xué)預(yù)注漿封孔采用布袋封孔方法封孔（如圖6），錨注加固用注漿錨桿封孔方式見圖7。鉆孔注漿管封孔漿液布袋及蛇皮管圖6 袋式封孔方法示意圖9 注漿參數(shù)9.1 注漿壓力根據(jù)斷層帶煤體的承受能力和最小抵抗面及工作面圍巖條件，當(dāng)工作面供風(fēng)風(fēng)量不低于3m3/min，供風(fēng)壓力不低于0.5MPa時，設(shè)計注漿終壓不小于10MPa。圖7 注漿錨桿及封孔方法示意圖 1-螺紋絲扣；2-壓緊螺母；3-托盤；4-環(huán)形密封錨固卷；5-桿體；6-擋環(huán)；7-鉆孔9.2 擴(kuò)散半徑 注漿擴(kuò)散半徑按下

24、式計算：R=（g h a2s + a) 式3式中：R注漿擴(kuò)散半徑，mm；為水的容重，取1t/m3；g為重力加速度，取9.8m/s2，s為漿液剪切強度，取0.01MPa；h為注漿壓力，取10 MPa；a為巖層的間隙等值半徑，取0.3mm；為時間系數(shù)，取1.3。依據(jù)上式計算擴(kuò)散半徑為1910mm,結(jié)合以往類似工程施工經(jīng)驗，在實際施工時通過調(diào)整漿液的膠凝速度、滲透性和注漿終壓，控制實際有效擴(kuò)散半徑不小于1.5m。9.3 單孔注漿量Q單孔注漿量Q按下式計算：Q=AR2LnB 式3式中： Q為注漿量m3；A為損耗系數(shù)，取1.01；R為有效擴(kuò)散半徑，取1.5m；L為注漿段長，取2m；n為開口孔隙率，取2%

25、；B為漿液充填系數(shù)，取80%。經(jīng)計算單孔注漿量為0.22 m3, 漿液平均密度為1150Kg/ m3,則單孔最大注漿量為250kg。實際注漿施工中，可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。10 注漿孔布置及參數(shù)1) 預(yù)注漿孔布置及參數(shù)：預(yù)注漿孔每循環(huán)全斷面布置20個孔，其中頂孔7個，底孔5個，幫孔各4個，孔間距約1m，深淺孔交錯布置。頂孔仰角1520°，底孔俯角1520°，幫孔外擺15°。由于斷層與巷道斜交，因此巷道左幫先揭露斷層，之后隨著巷道掘進(jìn)，巷道揭露斷層范圍逐漸向右?guī)蛿U(kuò)大，最終由左幫至右?guī)椭饾u穿過斷層。因此實際施工中可由技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場巷道揭露斷層范圍及巷道圍巖破碎程度實

26、際情況適當(dāng)調(diào)整注漿孔數(shù)量及參數(shù)，原則上巷道未揭露斷層或已穿過斷層范圍且巷道圍巖較完整，則該范圍不布置注漿孔。預(yù)注漿孔布置示意圖見圖8、圖9、圖10。預(yù)注漿孔參數(shù)：孔徑2832mm，孔深3.0m5.0m。2) 斷層帶全斷面錨注加固：錨注孔采用排式布置，排距2.0m，間距1.5m。斷層帶20m加固范圍共計布置11排錨注孔。每排布置13個，其中頂、幫布置9個；底板布置4個。11排共計布置143個。錨注孔布置剖面圖見圖11。錨注孔參數(shù)：孔徑2842mm，孔深3.0m。3）DF15斷層探巷加固范圍100m，排距2.0m，間距1.5m。頂幫錨注加固注漿孔布置見圖12，每排布置7個， 51排共計布置357個

27、。錨注孔參數(shù)同上。4)回才工作面過DF15斷層頂板預(yù)注漿加固：每個注漿點布置2個注漿孔，注漿孔仰角分別為20°、45°；孔深分別為2.5m、3.5m。相鄰注漿點間距2.5m。注漿孔數(shù)量根據(jù)回采面揭露斷層帶長度進(jìn)行布置。每次注漿后工作面可推進(jìn)約2.4m。注漿孔布置剖面圖見圖13。11 注漿加固施工11.1 前期準(zhǔn)備工作1) 首先按設(shè)計要求將施工所用的錨桿鉆機、鑿巖機、注漿泵等施工設(shè)備運到施工現(xiàn)場。2) 將壓風(fēng)（壓力不低于0.5 MPa，風(fēng)量不低于 10 m3/min）、清水（壓力不低于0.4MPa，有效流量不低于10m3/h）接至施工作業(yè)現(xiàn)場。11.2 泄壓導(dǎo)水孔施工泄壓導(dǎo)水

28、孔施工采用坑道地質(zhì)鉆機，終孔直徑75mm。當(dāng)工作面掘至距DF15斷層約15、10、5m處時，分別在頂板施工2個泄壓導(dǎo)水孔，導(dǎo)水孔布置示意圖見圖14。11.3 注漿孔施工1）預(yù)注漿孔施工施工機具：根據(jù)現(xiàn)場實際情況可采用頂錨桿機、幫錨桿機或煤電鉆配相應(yīng)接長鉆桿進(jìn)行打眼；全斷面錨注加固孔采用7655風(fēng)鉆配B22鉆桿及42mm一字鉆頭打眼。施工質(zhì)量要求：施工時傾角、間排距、孔深等參數(shù)應(yīng)盡量符合設(shè)計要求，一般角度誤差不超過5°，間距誤差不超過200mm。遇有特殊情況可由現(xiàn)場技術(shù)人員指導(dǎo)作適當(dāng)調(diào)整。2）錨注孔施工 施工機具：頂、幫錨注孔施工采用頂錨桿機施工；底板錨注孔采用手持式幫錨桿機或7655

29、風(fēng)鉆施工。 施工質(zhì)量要求：施工時傾角、間排距、孔深等參數(shù)應(yīng)盡量符合設(shè)計要求，一般角度誤差不超過5°，間距誤差不超過200mm。遇有特殊情況可由現(xiàn)場技術(shù)人員指導(dǎo)作適當(dāng)調(diào)整。錨注施工順序：以巷道掘進(jìn)方向自外向里間隔排進(jìn)行，每排間隔孔進(jìn)行。11.4 注漿加固施工工藝施工工藝： 標(biāo)孔鉆孔 檢查鉆孔質(zhì)量安裝注漿管封孔準(zhǔn)備漿液開泵注漿凝固檢查注漿質(zhì)量驗收。設(shè)備材料下井施工現(xiàn)場準(zhǔn)備注漿設(shè)備、系統(tǒng)準(zhǔn)備打眼機具檢查運轉(zhuǎn)注漿設(shè)備、系統(tǒng)檢查運轉(zhuǎn)注漿系統(tǒng)與注漿管連接注漿換孔注漿清洗注漿系統(tǒng)系統(tǒng)連接試水打眼并安裝注管設(shè)備歸整、清理現(xiàn)場圖15 注漿工藝流程圖11.5 施工組織及工期 采用“三八”工作制，安排三班

30、進(jìn)行打眼注漿施工，每班7人，其中礦方打眼運料倒料工5人，奧博公司司泵觀察2人。共需井下注漿施工人員21人。其它輔助作業(yè)工人有礦方根據(jù)需要安排。預(yù)計施工總工期為40天（不包括探巷及回才工作面斷層預(yù)注漿加固施工時間，如遇特殊情況時間順延）。12 注漿施工安全技術(shù)措施為保證本次注漿加固施工質(zhì)量和施工安全特制定本措施。任何參與注漿施工人員必須熟知本措施并保證在實際工作中嚴(yán)格遵守。1)注漿人員在施工期間必須佩戴防護(hù)眼鏡、橡膠手套等防護(hù)用品。作業(yè)場所必須備有一定量的清潔用水。2)如遇高處打眼及安裝注漿管必須佩帶安全帶，搭好平穩(wěn)、牢固的工作臺，地下支撐物必須牢固，并且要有人觀察。3)在封孔時，不能正面面對，

31、必須在注漿管內(nèi)脈沖壓力釋放后再開啟注漿閥門。4)與注漿無關(guān)人員及注漿前方觀察人員，必須在注漿加固區(qū)域6米以外，遠(yuǎn)距離觀察，并佩戴好相應(yīng)防護(hù)用品，隨時與司泵人員取得聯(lián)系。5)司泵人員密切注意泵的壓力和吸漿量的變化，并隨時與前方觀察人員聯(lián)系。6)配漿人員應(yīng)保持漿液不吸空，隨時觀察泵的吸漿情況，保持兩漿液的配比適中。7)注漿完畢后，應(yīng)立即用清水清洗管路，清洗完畢后應(yīng)將泵、管路等歸整碼放整齊。8)嚴(yán)禁使用工作面運輸機運送漿液桶。人工運輸漿液時，塑料桶要穩(wěn)拿輕放，嚴(yán)禁猛摔硬碰和隨地拖拽，防止塑料桶破損造成漿液泄漏，如漿液不慎濺到皮膚或眼睛內(nèi)，應(yīng)立即用大量清水沖洗，嚴(yán)重者應(yīng)立即就醫(yī)，人體不得接觸化學(xué)注漿材

32、料。9)進(jìn)行打眼、安裝注漿錨桿、封孔、連管等作業(yè)時，應(yīng)預(yù)先檢查周圍安全狀況，尤其檢查工作地點頂板維護(hù)情況，不可違章作業(yè)。10)注漿時連接管路的扁銷必須使用正規(guī)的扁銷。11)施工前，施工地點要敲幫問頂排除頂、幫浮矸危巖后再打眼、注漿施工。12)一旦發(fā)現(xiàn)有煤壁松動、跑（漏）漿、注漿壓力突然驟降等異常情況，應(yīng)立即停止注漿，查明原因，采取措施后才準(zhǔn)恢復(fù)注漿施工。13)任何參與注漿人員必須熟知要加固地點相關(guān)的作業(yè)規(guī)程及操作規(guī)程要求，熟悉避災(zāi)路線并保證在實際工作中嚴(yán)格遵守。13 注漿施工主要設(shè)備與材料序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量備 注1博特威堵水加固材料BTW-290噸礦方購買(其中60噸用于探巷及回采工作面)2中空錨注注漿鉆桿30mm500根礦方購買