1.陈小祥  1.霍小泉  2.杨德明

(1.铜川矿务局下石节煤矿,陕西铜川　727101; 2.陕西省煤炭工业局,陕西西安　710001)

摘要:以下石节煤矿为例阐述了MP364固化剂在矿井软岩巷道注浆支护中的作用,解决了在下石节煤矿软岩巷道注浆支护条件下注浆液中的固化剂克服围岩渗水的问题,对煤矿井下软岩巷道的支护提供了一定的依据。

关键词:MP364固化剂;注浆;支护技术;应用

中图分类号:TD353·8　　文献标识码:B　　文章编号: 1671-749X(2008)03-0065-02

0　引言

破碎围岩及软岩底板巷道的支护问题在国内外虽采用了不同的支护方案设计与施工,但都没有取得较好的支护效果,为了更好的对此类巷道进行有效的支护,我们与中德美科公司合作利用巴斯夫公司生产的MP364固化剂对此类巷道进行了支护试验,取得了较好的支护效果。

1　MP364固化剂支护机理

MP364固化剂的特性:MP364固化剂是一种双组份不含溶剂的注浆树脂,无膨胀,凝结时间2~3min(永久有效,适用于服务年限较长的巷道);渗透性强(可渗入到0. 14 mm缝隙内);可以很好的密闭、密封、固化煤岩内的裂隙,从而达到堵水作用。在注浆15min后,粘结强度达到1MPa, 30min后粘结强度达到3MPa; 7 min后粘结强度达到30MPa,可增强围岩自身支撑能力,变被动支护为主动支护,并且有很好的塑性,受压后可产生塑变而不开裂。

MP364固化剂注浆的主要作用:①注浆能将松散破碎的围岩胶结成整体。即将高强度浆液注入原岩体内存在的裂隙后形成强筋骨,从而提高岩体自身强度,有效改变岩体的力学性质;②注浆可改变围岩的松散结构,提高粘结力和增大内摩擦角,同时浆液封堵了围岩裂隙,隔绝空气、防止围岩风化,且能防止围岩被水侵湿而水解,从而提高围岩的本身强度和稳固性;③注浆充填了围岩裂隙,可以形成一个多层有效组合拱,从而扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力;④注浆后在巷道周围形成了一个加固层,它能有效承载围岩压力,减小了作用在底板上的载荷集中度,减轻底臌,从而提高支护结构的承载能力,增强支护结构的适应性。

2　现场应用

2. 1　巷道概况

暗皮带井试验段巷道沿煤层底板和煤岩交接处布置,底板为根土岩和炭质泥岩、内夹粉砂岩;顶板为4-2煤层,坡度4°~5°。

巷道原有支护方式为锚网喷、锚索+“U”型钢的复式支护,底板采用砼浇灌(厚度0. 8~1 m)。巷道在矿山压力作用下,底臌变形、喷层开裂、顶板下沉、“U”型钢扭曲,顶帮位移量大(两年时间位移量达1. 5 m)。尤其是穿层段巷道底臌更为严重,煤岩交接处巷道底板软岩受淋水影响,支护强度进一步降低,巷道高度仅为2. 0m左右,严重影响了原煤皮带的正常运转,成了矿井发展的瓶颈。

2. 2　施工方案及参数

施工方案的制定:2007年6月,巴斯夫公司组织了中德美科公司、矿务局有关领导和相关处室与下石节煤矿相关工程技术人员用内窥镜对该段巷道的顶帮围岩情况进行了观测分析。根据观测分析结果,巴斯夫集团地下工程部制定了注浆支护方案。

支护方案:在锚网喷巷道扩宽段沿周向布置7个注浆孔。其中拱顶部一个,孔深2. 0 m;拱肩部各一个,孔深1. 5 m;直墙中部各一个,孔深1. 5 m;两底角各一个,孔深2. 0 m;封孔长度均为1 m。注浆孔及监测点布置见图1。

注浆孔排距的确定:根据前排注浆孔注浆扩散半径情况,确定下一排注浆孔排距,确保两排注浆孔注浆半径交叉1. 0 m。根据实际施工情况, 2号断面与1号断面相距2. 0m, 3号断面与2号断面相距4.2 m, 4号断面与3号断面相距2. 5 m, 5号断面与4号断面相距2. 3 m, 6号断面与5号断面相距1. 7m, 7号断面与6号断面相距2. 1 m,注浆巷道长度共计14. 8 m。

每孔注浆量:根据巷壁渗浆及泵站压力确定每孔注浆量,拱顶和两底角等三个孔注浆量为1 068kg,拱肩和直墙中部等四个孔注浆量534 kg。注浆时,A、B组分严格按体积1: 1的比例进行配比。

2. 3　注浆后位移量监测

监测点布置:根据注浆孔布置情况,每个标准断面设置两组监测点,两直墙中部注浆孔为一组,拱顶部垂直到底板为一组(图1)。

3　注浆效果及存在问题

注浆效果:①从位移量监测统计情况看该产品适用于煤岩破碎裂隙发育的巷道,破碎煤岩在注浆浆液的作用下胶结成一个整体,提高了巷道本身抗压强度,位移量得到了基本控制;②该产品对巷道淋水有堵渗作用。对注浆段巷道顶帮淋水和顶底板位移量情况的观测、统计和分析,巷道顶帮淋水、底板渗水和底臌变形得到了有效控制;③通过近四个月全面观测,巷道没有出现喷体裂缝的现象,支护效果良好。

存在问题:①注浆前需对巷壁全面喷浆而且必须密实。否则,注浆过程中经常发生渗液现象,导致注浆泵停开,堵塞注浆管路,给注浆施工带来了消极影响;②该产品只是对煤岩裂隙进行充填胶结。因煤岩裂隙宽度小,浆液充填入裂隙后胶结厚度小,胶结体在采动压力作用下容易被压裂而失去本身的支护效果。