注浆加固在强动压下软岩巷道支护中的作用

高强度预应力注浆锚索在煤矿软岩巷道修复中的应用作者：刘家东来源：《数字化用户》2013年第25期【摘要】针对鹤煤三矿深部软岩巷道难以支护问题，在分析巷道破坏影响因素的基础上，结合预应力中空注浆锚索的优点，提出了在套架U型棚的基础上采用中空注浆高强锚注加固补强方案。

工程实验表明，该修复方案有效的控制了巷道围岩变形，取得了良好的支护效果。

【关健词】深井高地应力破碎围岩预应力注浆锚索全长锚固一、概况鹤煤三矿31采区轨道上山为典型的深井高地应力软岩巷道，其埋深超过600m，巷道沿二1煤底板施工，巷道围岩主要为砂质泥岩、中细砂岩、炭质泥岩和二1煤等。

由于受多次构造运动的挤压和剪切作用，围岩内部结构面异常发育，围岩体本身的强度并不高且仍处于较高的残余构造应力影响中。

巷道断面为直墙半圆拱形，巷道净断面：4.2m×3.8m，初始支护方案主要采用套架U36型钢棚。

巷道掘进过程中，造成巷道变形严重，围岩变形量大、变形速度快，变形持续时间长，U型棚受挤压变形严重，钻孔窥视结果表明，巷道顶板变形破坏深度已达8m左右。

二、影响巷道变形破坏因素分析通过对鹤煤三矿31采区轨道上山现场调研，总结巷道变形破坏影响因素分析如下：（一）巷道埋藏深，围岩长期处于高地应力场中。

轨道上山原岩应力测试结果表明：原岩应力场的第1主应力为水平应力，水平最大主应力29.2～36.7MPa，最小水平主应力和垂直应力分别为16.52Mpa、18.83MPa。

最大主应力方向与鹤煤三矿31采区轨道上山走向几乎垂直。

现有的理论研究及实践结果都表明[1-3]：最大水平主应力方向与巷道轴向垂直时，影响最大。

（二）巷道受断层构造影响，围岩完整性差，具有较强的亲水性。

鹤煤三矿31采区轨道上山区域断层构造复杂，受多次构造运动的挤压和剪切作用，巷道围岩岩性虽然以中细砂岩、砂质泥岩为主，岩块本身强度相对较高，但对岩体而言，由于受断层构造影响，内部节理、层理、裂隙等结构面众多，围岩体本身的强度并不高。

注浆方法加固采区巷道施工摘要以北皂煤矿四采区回风巷道为例,分析论述了采区巷道变形破坏的原因及注浆法加固巷道围岩的机理,介绍了注浆法加固围岩的施工工艺,并针对注浆法加固巷道围岩存在的问题提出了改进方法。

关键词注浆加固围岩变形破坏采区巷道1注浆法加固围岩机理及必要性注浆法加固围岩,就是针对采场及巷道内裂隙较为发育而难以维护的破碎顶板及帮部,在顶板来压前预先向裂隙内注入固化材料,以改善围岩的力学性能,提高岩体自身的强度,从而改善巷道的维护状况。

四采区上部有一条SE方向的张性背斜轴,由于它的影响,造成四采区上部煤体节理相当发育,而其回风巷正布置在这一区域内。

与四采区上部回风巷毗邻的是4201-1工作面,该工作面的材料巷与四采区上部回风巷平行,间距44m。

由于4201-1工作面采动的影响,四采区上部回风巷740m的锚喷巷道有400m已严重变形、掉顶、片帮,最后不得不重新架设U型钢棚;剩下的340m巷道虽没有架设U型钢棚,但喷层大部分也出现了裂纹,且发生不同程度的变形。

造成巷道变形的原因主要有两方面:①由于采动的影响,巷道压力增加;②由于煤体本身节理极发育,煤体的裂隙多,在采动影响下,裂隙继续扩展,松动圈扩大,造成巷道围岩自身承载能力降低。

因此,锚喷支护在顶板来压时,喷层破裂、脱落,顶板下沉,甚至连架设U型钢段的棚体都产生严重变形。

对于破坏严重的巷道,传统的方法只能是加密U型钢支护,这样做不但消耗大量的人力、物力,而且效果也不好。

经过分析论证,并结合已有的软岩支护技术成果,认为通过向支护体后注入具有固化作用的浆液提高围岩的整体性,进而提高围岩自身的承载能力,可达到减轻巷道破坏程度的目的。

2注浆材料的选择目前国内外主要采用高水速凝材料为固化材料,它具有可泵、速凝、早强等固化材料所需的特性。

水泥浆、水玻璃的混合物不仅具有固化材料所需要的主要特性,且价格低廉;另外,我矿现有的TBW-50/15泥浆泵能达到注浆要求的泵压,故选择以水泥、水玻璃的混合物作为加固围岩的注浆材料。

第23卷第6期宿州学院学报Vol .23,No .6　2008年12月Journal of Suzhou University Dec .2008岩石巷道滞后注浆加固技术的运用孟　键(皖北煤电公司祁东煤矿,安徽宿州　23400)摘要:矿井在开挖后,为增加巷道的服务年限,巷道注浆是支护的有效手段。

适时注浆是减少巷道维修,降低费用,确保安全生产的有效手段。

关键词:应力;支护;适时注浆中图分类号:T D825.3 文献标识码:A 文章编号:1673-2006(2008)06-0118-02收稿日期:2008-06-29作者简介:孟键(1974-),安徽淮北人,祁东煤矿安全监察处主任,工程师,研究方向:采矿工程。

皖北煤电公司祁东煤矿是设计年产150万吨的大型矿井,地质条件复杂,井田内断层及构造较发育,在开采过程中,其次生断层发育较强,在开拓、掘进巷道施工中产生一定影响,对长期使用的岩石巷道的维护带来一定的麻烦。

巷道受矿压的影响,巷道反复的维修不仅对矿井生产成本大大增加而且对安全生产有一定的威胁。

祁东煤矿对岩石巷道支护主要采用锚网喷支护。

当巷道失修后再重新修复,修复后再进行注浆加固,造成材料的浪费,巷道施工后适时对巷道进行注浆加固,可以减少巷道的维修工作,可降低矿井的生产成本。

1　地质分析众所周知,在巷道开挖后,将会扰动岩石的介质,造成岩石内应力和岩石强度的变化,产生岩石应力的转移、集中和岩石强度减少,使孔间周围岩石发生变形及破坏,发生岩石物理状态的改变。

这个在开挖的孔间周围所形成的破裂区,一般使围绕开挖孔间形成环状。

由于应力作用产生的环状破裂称为围岩松动圈,松动圈按层次划分为弹性区、破裂膨胀稳定区、破裂膨胀剧烈区[1],如图所1示。

2　支护分析祁东煤矿的岩石巷道主要采取锚网喷。

支护中,锚杆的预应力只能阻止围岩裂隙的继续扩大,只能完成对围岩的一次支护,喷层可以作为二次支护,主要是防止巷道围岩壁面的风化,可是承载力较弱。

注浆技术在深井强动压软岩巷道围岩控制中的应用摘要:本文分析了注浆加固技术基本特点,探讨了注浆压力、注浆孔深、注浆孔间排距、注浆加固部位的确定条件,并且介绍了注浆加固技术在丁集煤矿深井强动压软岩巷道围岩控制中的实际应用。

关键词:注浆技术深井强动压软岩巷道围岩控制1 注浆加固技术基本特点淮南矿区丁集煤矿平均采深已接近800 m,属于典型的深井。

实践证明,巷道注浆技术在深井强动压软岩巷道围岩控制中可以取得良好的应用效果。

由于巷道注浆的有效加固区是周边的浅部岩层,在改变围岩性质方面表现成以下特点。

(1)浅部围岩的应力降低是因为巷道塑性变形的产生,它和未遭破坏的岩体应力解除不同,浅层围岩的适应力不断变小是因为岩石和它的承压力都出现了降低,在这种情况下,围岩已经属于降低区,周边环境对其的制约性也出现了降低,但是尽管这样,围岩的承压能力还是没有发生本大的变化,它的强度主要通过缝隙与缝隙之间的摩擦强度来影响,没有受到任何破坏的岩石的承压力会出现降低。

(2)宏观缝隙的普遍存在使得岩块与岩块之间的孤立不断地加大,连接不再紧密,打破了岩石之间彼此传力机制的完整性,让岩块整体的承压了处于一种随时奔溃的情况下,很快形成,巷道矿压表现为顶板下沉、两帮挤入、底鼓及全断面来压。

注浆加固技术的实施室在围岩变形尚未稳定时进行,所以注浆加固技术的主要特征是考虑围岩变形的动态影响。

因而注浆参数包括与围岩破坏及变形对应的注浆深度和注浆加固体强度,以及注浆孔间排距、注浆压力等与巷道围岩裂隙渗透性能相关的注浆参数。

2 注浆压力的确定注浆压力需要根据巷道围岩具体情况进行确定,对于新掘巷道,注浆终压一般为2 MPa,其他巷道条件要满足的原则:(1)对于岩性软弱的岩体,控制注浆压力不超过抗压强度的1/10。

(2)对于渗透性差的岩体,应加密注浆孔注浆。

(3)对于有明显裂隙的岩体,注浆压力不超过 2 MPa。

(4)对于裂隙发育严重破碎的岩体,注浆压力不要超过1 MPa。

浅谈注浆施工方法在不同工程中的作用机理注浆施工方法是一种工程技术，可以有效地加固土层、石材等材料，并起到增加其承载能力的作用。

它在不同的工程中具有不同的应用，包括地基处理、固结岩石、防水处理、地下管道灌浆、混凝土修补等。

在地基处理中，注浆施工方法的主要作用是增强基础的承载能力和稳定性。

当地基土壤松散或存在不均匀沉降时，通过注浆施工方法将高强度的浆料注入地基土层中，可以提高土壤的密实度和强度，增加地基土的承载力和稳定性，从而确保整个建筑物的安全性。

在固结岩石中，注浆施工方法也是一种常用的技术。

通常情况下，岩石中存在许多裂缝和孔隙，而这些缺陷会影响岩石的稳定性和强度。

通过注浆施工方法，可以将高强度的浆料填充到裂缝和孔隙中，形成了一个坚固的隔水屏障，从而增强了岩石的稳定性和强度，并减少了岩石的渗水性。

在防水处理中，注浆施工方法可以起到非常重要的作用。

例如，在地下室的防水处理中，通过注浆施工方法将高强度的防水浆料注入地下室的墙体和地面中，可以形成一个连续的防水层，有效地防止地下水的渗透和水分的迁移，从而保证了地下室的干燥和安全。

在地下管道灌浆中，注浆施工方法可以填补管道周围的空隙和裂缝，增加管道的机械强度和密封性。

通过注浆施工方法，可以将高强度的浆料注入管道周围的空隙中，并形成一个坚实的支撑层和防渗层，保证管道的稳定和安全。

在混凝土修补中，注浆施工方法可以起到填补混凝土表面裂缝和空隙的作用。

混凝土表面经常会发生裂缝和空隙，这些缺陷会影响混凝土的强度和密封性。

通过注浆施工方法，可以将高强度的浆料注入混凝土的裂缝和空隙中，形成一个密封、坚实的修补层，从而修复了混凝土的缺陷，增加了混凝土的强度和密封性。

浅析矿井巷道支护加固中注浆技术的应用摘要：因地质环境的制约，矿山中的巷道掘进环节会出现较多问题，其中最为常见的就是巷道稳定性不足。

其主要表现为巷道塌陷、巷道冒顶等，在断层破碎地带此问题更为严重，在矿山整体应力影响下，巷道不稳定问题发生率较高。

因此对注浆技术的优势与特点展开分析，将有助于巷道不稳定这一问题的解决。

关键词：矿井巷道；支护加固；注浆技术1?注浆技术在矿井巷道支护加固中的应用价值1.1?注浆加固技术的优点通常而言，注浆加固技术并非单独用于巷道加固，而是将其同外拉锚技术联合应用。

将锚杆技术与注浆技术相结合，可使锚杆加固能力显著增强，从而使拉铆点在连接性能方面得到大幅度提升。

与注浆加固技术形成辅助效应，以更好地实现巷道加固的效果。

除此之外，注浆技术可使围岩残余的强度得以增强，从而使摩擦能力提高，使围岩的支撑力与强度得到强化，围岩松动半径随之缩小，在此情况下，围岩的应力圈明显改善。

1.2?注浆技术在巷道加固中发挥的作用通常情况下，巷道塌陷或者冒顶等问题产生的地段多为巷道通过破碎带、矿区断层、岩石接触带等。

上述地段石块破碎，其承受的结构应力较大，故各类问题的发生率较高。

借助注浆技术对巷道予以加固，此处理过程所蕴含的机理即通过注浆技术对围岩壁内实施加固，使围岩的抗压与抗弯性能得到大幅度提高，从而使围岩对于变形的自控性能以及整体性能得以强化。

完成对围岩的注浆工作后，可将之前存在空隙、裂缝进行较佳地控制，从而使围岩的一体性与坚固性得到有效保障。

同时也能防止先前存在的缝隙不再发展为深层缝隙，使围岩的强度得以提升。

注浆加固技术能够使深部的围岩受载状况与力学特征得以改善，防止浅部围岩强度下降，避免塑性区转向深部围岩，从而使围岩塑性区的面积减小。

此外，注浆加固能够使底板、顶板应力以及垂直应力的集中性降低，使浅部围岩的承载水平提升。

同时注浆加固能够使底板与顶板围岩的承载能力与完整性提升，有效减轻巷道变形。

2?注浆技术实施的可行性在加固巷道围岩期间，注浆技术具有一定的科学性，然而并非全部涉及巷道不稳、塌落、冒顶等问题均可通过注浆技术予以加固。

注浆技术在煤巷加固中的应用文章以神木某矿区胶运顺槽的注浆加固治理为工程背景，分析了注浆技术的加固机理，并系统介绍了注浆作业各阶段的施工工艺及要求。

经过加固后的监测分析发现，巷道围岩裂隙停止发育，围岩变形得到有效控制，有效提高了巷道围岩的自持能力。

文章对利用注浆法进行巷道围岩治理工程具有重要指导意义。

标签：巷道治理；注浆技术；煤巷加固引言注浆加固技术是巷道围岩加固的常用技术之一。

在采用注浆进行围岩加固时，首先应按照设计要求进行钻孔作业，并将具有一定配比的浆液灌注入围岩。

浆液在岩层中会通过填充、渗透等方式，把空隙中的水分及空气排出，同时在强大的注浆压力作用下，浆液会对围岩造成破坏，进而对岩石起到劈裂作用[1-2]。

随后，浆液会及时充满岩石劈裂处，从而对岩石起到填充和挤密的作用。

此外，当浆液凝固之后，利用浆液胶结作用，可以使岩块的紧紧粘结在一起，从而有效提高了围岩的整体性，实现了提高巷道围岩稳定性的目的[3-4]。

神木某矿区15204工作面胶运顺槽距停采线约750m-280m范围内发生严重围岩破坏，两帮煤体明显鼓出，部分位置出现煤体破碎现象，帮部支护体系亦受到不同程度破坏；顶板下沉严重，部分位置下沉量达到1000mm，顶板中间部位出现严重破碎现象，增加U型钢进行补强支护；巷道底鼓明显，最大底鼓量在700mm以上。

由于围岩严重变形，巷道稳定性无法保证，已经对煤矿正常生产造成不利影响。

经过深入分析，造成巷道围岩破坏严重的主要原因是由于该区域上部覆岩厚度变化较大，造成最大主应力方向与巷道轴向近于垂直关系，在强大的地应力作用下，巷道围岩很难保持稳定。

经过调研分析，决定采用注浆加固技术进行围岩加固处理。

1 注浆加固作用机理1.1 提高软弱节理强度。

浆液通过其胶结作用，可以填充、凝结松散块体，明显提高节理面的强度，从而提高了岩体间的整体性，达到提高围岩稳定性的目的。

1.2 降低岩石风化。

通过浆液的填充作用，可以有效阻止空气的进入，对岩石起到保护作用，从而能够有效减少岩石的裸露面积，降低岩石受风化的程度。

注浆加固软岩巷道策略及稳定性1引言地下巷道开掘诱发应力重新分布而导致的巷道变形趋于稳定后，围岩的流变速率及流变引起的围岩变形量，不仅和围岩的应力水平有关，而且和围岩本身的物理力学性质以及巷道所受到的人为扰动因素也密切相关。

当巷道围岩为软岩时，由于围岩变形具有明显的流变特征，巷道变形长期难以趋于稳定，导致巷道由于变形量过大而不得不一次次地重复翻修。

实践证明，注浆加固是改变软岩性质、特别是软岩流变性质的最有效手段之一。

特别是近4年来，随着新奥法隧洞施工理念、锚喷加固技术、注浆加固技术的广泛推广和应用，人们对软岩的水理性质、软岩巷道的围岩变形特征以及软岩巷道支护的基本原则等都有了一定程度的认识与了解。

然而，由于软岩巷道的围岩变形具有明显的随时间增长而增加的时间效应，而且围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感等特点，使得一些传统的巷道支护方式包括按目前较为流行的新奥法原理设计的锚喷支护无法满足巷道围岩的变形要求，从而造成巷道顶板塌落、侧帮大面积开裂、底板膨起和支架折损等一系列问题。

2软岩巷道普通锚喷支护形式存在的问题相对于传统的框架式结构支架而言，锚喷支护仍然是软岩条件下的最佳巷道支护形式，也是软岩巷道首选的支护形式之一。

但限于目前人们对软岩巷道及其支护性质认识上的不足，加之普通的锚喷支护包括普通锚喷加各种形式的框架形式支架的联合支护形式无法满足软岩巷道大变形量的要求，采用普通锚喷联合支护的软岩巷道往往也由于收敛变形过大而失稳破坏。

通过大量的现场实际观测与实验室测试，软弱围岩条件下普通锚喷支护形式主要存在以下三方面的问题1无法完全阻隔围岩与水的接触，围岩遇水软化、强度显著降低。

当巷道围岩为软弱围岩时，许多情况下喷层所允许的变形量及变形特征都无法和软弱围岩所要求的变形量与变形特征相适应，常常造成喷层开裂、破坏、甚至剥落，导致巷道围岩无法完全隔绝与水及潮湿空气的接触，致使围岩遇水软化、强度降低。

2普通锚杆的加固作用无法充分发挥。