注浆技术在高应力围岩中的应用

张永琴 贾正奎

摘要：通过现场试验，针对注浆技术在高应力围岩中应用，提出了注浆加固方案。结果表明：1） 进行浅部注浆封闭，深部注浆加固，能提高注浆加固效果;（2）采用巷道预应力注浆锚索支护，对巷道围岩进行加固，能保持巷道围岩的整体完整性，并能使得巷道变形在可接受范围内。

关健词：注浆技术;高应力;围岩;变形

近年来，我国各地区矿区开采条件简单的煤层储量减少，逐渐转向复杂难采的煤层开采，比如高应力、破碎带的煤层，给煤炭开采带来了困难，但是随着注浆技术地推广和应用，能有效解决诸如煤矿巷道、隧道、边坡围岩加固[1-3]，空洞充填，围岩堵水等。该技术是利用液压原理，把浆液均匀混合并注入到软弱结构体中，将岩体胶结成一个整体，使岩体按照工程需求形成强度高、稳定性高和新结构体[4-10]。

本文采用现场试验的方法，研究注浆加固技术参数的选择，因势利导地对现场应用进行描述。此次研究对于注浆加固技术在高应力围岩中的应用具有重大意义。

1工程概况及处治方法

1.1地质条件

某矿+255m南机轨运输大巷由北向南段正处于峨眉山玄武岩组与宣威组过段层位，岩性以泥岩、凝灰岩、凝灰质泥岩为主，岩性极软，且受周边F3大断层及次级断层影响，岩层受挤压情况严重，遇水垮落，致使支护难度较大。

1.2巷道变形情况

目前已采用过11#工字钢、U29型可缩性支架支护，围岩变形较大，局部范围顶板下沉量达300—400mm，两帮移近量为600—800mm，支架变形较严重，尤其是支架腿子已完全脱离帮壁，无法满足后期需要。

1.3处治方法

为避免后期使用过程中频繁维修巷道，结合同类矿井支护经验，决定采用超前注浆支护方案。围岩注浆方案按照分次、多次注浆顺序进行。首先进行浅部注浆封闭，深部注浆加固的原则，注浆材料以水泥浆为主、配合水玻璃混合注浆，提高注浆加固效果。其次，注浆加固后进行扩帮维修满足巷道断面的使用要求，然后打设注浆锚索对巷道围岩进行加固，保持巷道围岩的整体完整性，保证巷道在使用期间不会发生太大的变形。

2 注浆加固方案的选择

2.1巷道浅部注浆加固技术参数

由于南机轨运输大巷围岩进行喷浆封闭巷道，保证巷道的注浆加固效果。

注浆孔布置：南机轨运输大巷加固区域，浅部注浆鉆孔沿巷道断面帮顶成排布置，相邻两排注浆钻孔五花眼布置。注浆孔排距3000mm，间距1600mm～2500mm，注浆孔布置如图1和2所示。

钻孔：采用单体锚杆钻机或风锤进行钻孔，钻头直径42mm。

注浆孔深度：钻孔深度3000mm。

注浆方式：全部钻孔采用埋孔口注浆管，孔内下射浆管，全长一次注浆施工。3000mm注浆孔射浆管长度1500mm。

注浆压力：注浆终止压力1～2MPa，根据现场情况进行调整。

注浆施工过程中，必须保证注浆压力，出现局部漏浆时采取相应措施，堵漏或压水后复注，漏浆严重导致停注的区域补打注浆孔。

2.2巷道深部注浆加固技术参数

注浆孔布置：与浅部注浆孔布置相同。

钻孔：在原来浅孔继续打孔，钻头直径为28mm。

注浆孔深度：深孔注浆钻孔孔深7500mm。

注浆方式：全部钻孔采用埋孔口注浆管，孔内下射浆管，全长一次注浆施工。7500mm注浆孔射浆管长度1500mm。

注浆压力：注浆终止压力4～6MPa，根据现场施工情况适当进行调整。

注浆施工过程中，必须保证注浆压力，出现局部漏浆时采取相应措施，堵漏或压水后复注，漏浆严重导致停注的区域补打注浆孔。

2.3巷道预应力注浆锚索支护技术参数

巷道围岩水泥注浆施工完成后，进行预应力注浆锚索补强支护施工。

锚索规格：SKP21.8-1/1860-7500，1×19股高强度预应力钢绞线，长度7500mm，其中300mm为外露张拉段。

钻孔：钻孔深度7200mm300mm。注浆锚索孔ZQS-65/2.5防突钻机打孔，钻头直径30mm，深度7200mm，再用42mm钻头进行扩孔，扩孔长度为3000mm。

锚固方式：全长锚固。锚索顶部采用树脂端部锚固，三支树脂锚固剂，1支规格为MSK2335，另2支规格为MSZ2360，树脂锚固长度为1970mm，其余部分采用水泥浆锚固。

锚索布置：每个断面5跟锚索，锚索全部垂直岩面布置，如图3所示。

注浆材料及配比：同上。

锚索预紧力：≥250kN。

2.4巷道底板治理

由于巷道底板补打注浆锚索施工比较复杂，因此，巷道底鼓不进行注浆加固治理。巷道底鼓严重时，需要进行起底以满足巷道的使用要求。

3效果

通过上述方案实施后巷道得承载能力明显提高，无支架腿子完全脱离帮壁得现象。

4结论

通过对巷道进行浅部注浆封闭，深部注浆加固，巷道预应力注浆锚索支护以及巷道底鼓严重时，进行起底巷道底板治理技术，使得巷道围岩完整，片帮得到了有效得改善，也保证了巷道在使用期间不会发生太大的变形。因此，注浆技术在高应力围岩中应用可有效提高巷道围岩得承载力。

参考文献：

[1]张庆松，李 鹏等.隧道断层泥注浆加固机制模型试验研究[J].岩石力学与工程学报，2015.15 34（5）：924-934.

[2]张伟杰.隧道工程富水断层破碎带注浆加固机理及应用研究[博士学位论文][D].济南：山东大学，2014.

作者简介：张永琴（1978-），女，博士研究生，讲师，主要从事岩石力学与工程研究、安全与职业健康研究方面的工作。

基金项目：重庆工程职业技术学院自主课题重点项目（项目号：KJA201802）