破碎軟巖大巷壁后注漿加固技術(shù)研究

Word版本，下載可自由編輯破碎軟巖大巷壁后注漿加固技術(shù)研究作用機(jī)理注漿參數(shù)注漿工藝注漿效果

1.概況

平禹一礦東翼機(jī)軌合一大巷布置在二1煤頂板10m以上的泥巖中，該巷道原大部分采納“U36+噴射混凝土”支護(hù)。因巷道斷面大、圍巖層理發(fā)育，巷道掘出一段時(shí)光后，大部分區(qū)域噴層開(kāi)裂、脫落，底臌嚴(yán)峻，斷面縮小，無(wú)法滿(mǎn)足平安生產(chǎn)的要求。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)擴(kuò)修，也根本達(dá)不到支護(hù)阻力的要求。為了提升圍巖本身的承載性能，打算擴(kuò)修后采納壁后注漿支護(hù)技術(shù)計(jì)劃。

2.壁后注漿加固技術(shù)的作用機(jī)理

壁后注漿加固巷道圍巖是采納圓鋼管作為錨桿，并兼作注漿管使用。其支護(hù)原理主要包括以下幾個(gè)方面：

壁后充填加固作用

壁后舉行注漿充填，外荷載勻稱(chēng)地傳遞給支架，使支架承受均布荷載。同時(shí)，注漿充填層可汲取圍巖部分變形能及變形量，削減支護(hù)及圍巖變形的強(qiáng)烈程度。

裂隙充填與壓密作用

注漿漿液可以將互相連通的巖體裂隙彌漫，并將破裂的圍巖膠結(jié)成整體，抑制圍巖流變。同時(shí)還可將充填不到的封閉裂隙和孔隙壓縮，從而對(duì)巖體整體起壓密作用，巖體彈性模量、強(qiáng)度相應(yīng)提升。

網(wǎng)格骨架作用

注漿漿液經(jīng)擠壓或滲透到圍巖裂隙中固結(jié)，會(huì)形成新的網(wǎng)格骨架結(jié)構(gòu)，固結(jié)體具有良好的韌性和粘結(jié)性，承受外載時(shí)表現(xiàn)出更好的塑性，可以承受較大的變形而不破壞，從而改善巷道維護(hù)情況。

注漿漿液對(duì)錨桿桿體抗腐蝕性得以加強(qiáng)

注漿漿液充入桿體周?chē)?，一方面使桿體全長(zhǎng)受到防銹鈍化膜的庇護(hù)。同時(shí)注漿漿液對(duì)錨桿也起到了很好的加固作用，從而保證了錨桿自身的長(zhǎng)久穩(wěn)定性。

注漿為錨桿提供牢靠的著力基礎(chǔ)

良好的注漿效果可實(shí)現(xiàn)錨桿在全長(zhǎng)范圍內(nèi)良好的錨固效果，為錨桿提供牢靠的著力基礎(chǔ)，進(jìn)一步保證了巷道內(nèi)層結(jié)構(gòu)的承載能力。

對(duì)錨噴支護(hù)的增加作用

注漿漿液可以強(qiáng)化噴層與圍巖的粘結(jié)作用，維護(hù)噴層穩(wěn)定，使端錨型錨桿轉(zhuǎn)為全長(zhǎng)錨固型。經(jīng)圍巖注漿加固，使頻于破壞的錨噴支護(hù)體改變成高強(qiáng)的噴錨注加固圈，可以使圍巖變形速度大大降低，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久維護(hù)。

水泥基注漿材料固結(jié)破碎煤巖體的性能得以增加

破碎煤巖利用水泥基注漿固結(jié)體，其固結(jié)體延性增大，變形能力、強(qiáng)度、穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，這有利于形成適應(yīng)大變形的承載結(jié)構(gòu)。

3.注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

東翼機(jī)軌合一大巷注漿加固采納一次注漿方式，在圍巖裂隙較小，注漿困難的位置舉行二次注漿加固。

注漿孔深及間排距

注漿孔深取決于巷道圍巖的滲透性和漿液的流淌性，按照巷道圍巖裂隙發(fā)育的閱歷公式：

………………

公式中：R—圍巖破裂圈半徑；

γ—巖層平均密度，

H—巷道埋深，

Rc—巖石抗壓強(qiáng)度，

a—巷道半徑。

經(jīng)公式1計(jì)算，得出裂隙發(fā)育的范圍為1.92m，考慮圍巖的滲透性和注漿加固的目的，取一定的平安系數(shù)，設(shè)計(jì)注漿孔的深度為2.5m。

注漿孔的間排距按照漿液蔓延距離設(shè)計(jì)，而蔓延距離受注漿壓力、漿液流淌特征、裂隙開(kāi)度、產(chǎn)狀及分布特征和注漿工藝等因素影響。按照實(shí)驗(yàn)段的現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)實(shí)，巷道單孔漿液蔓延距離為3.5米以上。為了確保平安，設(shè)計(jì)注漿孔排距為4.8米，間距為2米。

注漿壓力

本次注漿壓力主要用于克服漿液在裂隙中的流淌阻力，注漿壓力普通控制在1～2.5MPa，并在施工中按照注漿量適時(shí)調(diào)節(jié)。

注漿時(shí)光及注漿量

注漿時(shí)光是指單孔注漿時(shí)漿液從注入巷道圍巖到結(jié)束所需的時(shí)光，為保證注漿效果，單孔注漿時(shí)光控制5min左右。

注漿量隨不同部位的破碎程度、裂隙分布狀況是不一樣的，按理論公式估算如下：

單孔注漿量：

………

式中：Q1—單孔注漿量

λ—漿液損失系數(shù)，取1.2

β—充填系數(shù)，普通取0.7

R—漿液蔓延半徑m,取1.0m

h—注漿深度m，取2.5m

n—有效裂隙率，取1%

m—結(jié)石率，取0.9

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式2計(jì)算，每個(gè)注漿孔需0.0733m3漿液，約110K泥。

每米巷道的注漿量：

……

式中：Q2—巷道每米注漿量

L—巷道軸向長(zhǎng)度，取1m

r1—巷道裂隙發(fā)育的外半徑，取4.52m

r2—巷道半徑，取2.6m

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式3計(jì)算，每米巷道注漿需0.4m3漿液，約600K泥。

4.注漿管及注漿材料

注漿管加工

注漿管采納無(wú)縫鋼管制作,鋼管直徑φ22mm,壁厚為2.5mm,桿長(zhǎng)2m，桿體上每隔200mm勻稱(chēng)鉆出φ8mm注漿孔，一周3個(gè)孔，不在同一圓周上，管口螺紋M22，螺紋長(zhǎng)50mm，管終端呈稍扁狀,以增強(qiáng)注漿出口壓力，安裝時(shí)鋼管外露30mm，用快硬水泥封孔。

注漿材料

為節(jié)省注漿成本，注漿材料首選32.5級(jí)一般硅酸鹽水泥，水灰比取0.6～1.5，按照現(xiàn)場(chǎng)施工漿液的滲透性調(diào)節(jié)水灰比，為了保證注漿固結(jié)巷道圍巖的強(qiáng)度，水灰比不宜過(guò)多，采納摻入高效減水劑提升水泥漿液的流淌性和滲透性，降低漿液的水灰比。高效減水劑摻量是水泥的0.7%～1%。

5.注漿工藝

預(yù)備工作

在巷道內(nèi)支護(hù)體及圍巖裸露面噴射強(qiáng)度較高的混凝土，使噴層與原支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)結(jié)合層，封閉巖面，防治跑漿。

鉆孔與封孔

注漿施工過(guò)程中，為避開(kāi)因注漿孔過(guò)近而產(chǎn)生竄漿現(xiàn)象，同一斷面的注漿孔先打1、3、5號(hào)孔，并按序號(hào)先后舉行注漿，待注漿結(jié)束后，再打2、4號(hào)孔，并按序號(hào)注漿。沿巷道軸向方向的注漿孔，每間隔一排舉行打眼注漿，當(dāng)注漿50m后，再舉行加密注漿。為加快注漿速度，可以采納多臺(tái)注漿泵同時(shí)注漿。封孔采納快硬膨脹水泥，提前一班舉行封孔，確保封孔水泥硬化，保證封孔質(zhì)量。

拌料注漿

接通管線，用清水試注，嚴(yán)格按水灰比供水上料，攪拌勻稱(chēng)，將吸漿管放入料桶中，開(kāi)泵注漿，利用調(diào)壓閥由小到大調(diào)整注漿壓力，觀看注漿速度、注漿量、漏漿狀況等，調(diào)節(jié)注漿時(shí)光，保證注漿效果。

注漿監(jiān)測(cè)及質(zhì)量檢查

注漿施工隱蔽性強(qiáng)，應(yīng)加強(qiáng)注漿過(guò)程中的監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作及注漿后的質(zhì)量檢查工作。注漿初期應(yīng)具體記錄注漿壓力、注漿量、滲透范圍等參數(shù)變化狀況，把握其邏輯，以調(diào)節(jié)并確定注漿參數(shù)，指導(dǎo)后續(xù)的注漿工程。注漿后可挑選典型位置復(fù)注漿，觀看注漿狀況，同時(shí)舉行常規(guī)的礦壓觀看、深孔位移和聲波測(cè)試，分析推斷注漿效果。

注漿施工組織

注漿施工需要一套專(zhuān)用設(shè)備及管路系統(tǒng)，占領(lǐng)一定的空間，應(yīng)合理組織。打眼封孔與注漿可以分開(kāi)，天天支配兩班打眼封孔一班注漿，適當(dāng)集中注漿工作，便于管理，也有利于保證注漿效果，注漿班需4～5人，兩人備料，一人開(kāi)泵，一人聯(lián)接封孔管，另一人協(xié)調(diào)并監(jiān)測(cè)注漿過(guò)程。

6.巷道礦壓觀測(cè)

利用在頂板和兩幫設(shè)置多點(diǎn)位移計(jì)，觀測(cè)巷道頂板和兩幫內(nèi)部變形狀況；

機(jī)軌合一大巷注漿后在巷道兩幫與頂?shù)装逶O(shè)立對(duì)應(yīng)的深孔位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每隔5d舉行一次位移檢測(cè)。巷道修理60d后趨于穩(wěn)定，兩幫達(dá)到最大變形量50mm左右，支護(hù)效果非常顯然。

7.結(jié)論

從機(jī)軌合一大巷實(shí)踐工程的效果來(lái)看，注漿提升了淺部巖體的圍巖強(qiáng)度，形成了承載結(jié)構(gòu)，降低圍巖