砌碹巷道壁后注浆加固研究与应用

唐长路

（山西潞安集团和顺一缘煤业有限责任公司，山西 晋中 032700 ）

巷道掘进后，原岩的三向受压原始状态变为两向受压状态，表部岩体失去一体性，岩体的松动破碎圈逐步向深部扩展[1-2]。再加上工作面回采应力场的不断移动，当其反复受到采动应力和集中应力作用后，岩体强度大大下降，围岩裂隙进一步发育，围岩矿压显现逐渐明显，巷道支护较为困难[3-4]。

1 工程概况

和顺一缘煤业猴车巷为半圆拱砌碹支护，巷道宽3.0m，高2.8m。5#联络巷为锚网索支护，巷道宽3.0m，高2.5m。平面简图如图1 所示。

猴车巷与5#联络巷处碹体壁后存在空洞，碹体受力不均，两帮来压后挤压碹体，造成碹体顶部开裂变形，形成尖顶，碹体变形极为严重，断面缩小，影响猴车巷行人安全。

决定对变形段碹体壁后进行注浆充填，注浆完成后进行锚索+钢筋网加固补强。

2 注浆加固

2.1 加固原理

注浆可将碹体壁后空洞区域进行充填，使碹体受力均衡。注浆材料的粘结性能，可以改良弱面的粘结性能，提高混合体的粘结力和内摩擦角，增加混合体内部间移动阻力，进而改善结构的稳固性[5-6]。在破碎块体注浆加固中，料浆在压力的作用下挤入或渗进到破碎块体的大大小小的空隙中去，料浆固结后，与岩体包裹铰接在一起，这些凝结的材料在岩块体内形成了新的网骨结构。

注浆后，注浆范围内的围岩增加了由新材料形成的脉系。这些材料脉系在岩块体中呈现大小各异的片状或条状，但又相互联系构成了新的网络结构，将裂隙附近的岩块单元重新转变成三向受力形态，大幅增强了破碎岩块体的承压强度。同时，围岩破碎岩块体注浆加固后，固结后的料浆固化体将填满围岩的裂隙，让破碎岩块体组合成一体，明显提升承载性能，提高岩体整体的强度，减小道形变量。

2.2 注浆方案

帮、顶注浆孔沿巷道断面成排、五花眼布置，排距3200mm，间距1600mm，孔深5000mm，注浆孔直径43mm。注浆孔布置方式如图2 所示。

注浆孔一次成孔，注浆管采用长度1500mm、直径42mm 钢管。

图2 注浆孔布置示意图

（1）水灰比

根据试验结果，选定水灰比为0.8:1。

（2）注浆压力

从以往的施工经验来看，如果围岩有明显的裂隙，压力一般低于2MPa；如果围岩严重破碎，一般低于1MPa；裂隙度一般时，压力选在1～2MPa之间。若岩体较软弱，注浆压力不得大于抗压强度的1/8，以防整体破坏。对于渗入性差的岩体，可以通过多布置注浆孔来解决，不可以靠提高注浆压力，否则会导致注浆失败。

据猴车巷破碎情况以及实验的渗透范围，确定注浆压力为1.5MPa。施工过程中，待注浆达到设计压力后，关闭注浆泵，当注浆压力明显下降时，再点动开启，直至注浆压力基本稳定在1.5MPa 不再下降，即可停机换孔。

2.3 注浆工艺

采用FBY50/70 型注浆泵(带注浆拌料桶)，注浆泵布置在猴车巷需注浆巷道中，采用全长一次注浆方式，注浆按由低至高的方向进行。

现场选用搅拌桶制浆，按水:水泥=0.8:1的比例，先加入清水，再按比例加入水泥，水玻璃为水泥浆体积的3%～5%，混合均匀，可以开始注浆。

3 锚索加固

对变形段碹体壁后注浆充填后，进行锚索+钢筋网加固补强。锚索布置排距1600mm，每排3 根锚索，间距1720mm。锚索垂直碹体表面进行打设。如图3 所示。

图3 锚索加固示意图

4 治理效果

为了监测顶板移近量，在注浆后每隔20m 设置围岩深部位移测站。每个测点安装一套深基点位移计，安装在巷道顶板中部。在测点位置施工一个直径32mm 的孔，安装一个深基点位移计，钻孔深度6.0m，依次在6m、5m、3m、1.5m 深度处各安装一个读数管。

每周监测一次，通过统计得出治理后的前6 周平均每周的位移量为5mm/周；治理后的1～5 周期间平均位移量大约为3mm/周；6～10 周期间平均位移量大约为2mm/周；11～15 周期间总位移量大约为1mm，基本趋于稳定。可以看出，通过综合治理后，围岩变形速度较慢，围岩得到了良好的控制。