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【摘 要】为了完善断层破碎带巷道维修方法，以注浆加固理论为基础，通过注浆材料配比实验，分析不同体积配比条件下，水泥水玻璃与凝固时间、抗压强度的关系，确定水泥水玻璃体积比为1∶0. 4的注浆加固最佳配比方案。根据现场实际情况，提出了利用注浆加固技术、U 型钢梁棚和喷射混凝土相结合的巷道维修方案，成功解决了现场问题。该研究对于类似矿井的断层破碎带巷道维修具有借鉴意义。
【关键词】断层;破碎带;巷道维修;注浆加固
引言
断层破碎带应力分布比较复杂，易形成高应力集中区，围岩非常破碎且极易垮落，在巷道掘进过程中极易片帮冒顶，巷道形成以后由于断层破碎带的影响，受力大，变形显著。因此，断层构造带巷道支护及维修技术一直是煤矿行业研究的难点和重点。目前，围岩控制技术的关键是，通过一定的手段改善围岩的状态，充分利用围岩自身的强度保持支护系统的稳定性。注浆作为改善岩土状态的重要技术，能够在原位对岩土体进行加固和改性，使一定范围内的岩体成为支护结构不可分割的一部分，从而充分利用岩体本身的强度，较好地解决一些岩土工程稳定问题，因此，在岩土工程界得到广泛运用。注浆技术能够有效控制围岩变形，显著改善支护效果，20世纪80年代以来，在煤矿软岩巷道维护中的应用也受到关注。
目前，断层破碎带常用的维护方法有“锚、网、钢带”联合支护、锚网梁索、全长锚固注浆锚索支护等。笔者采用注浆加固技术，通过对注浆材料水泥和水玻璃不同配比的实验研究，得出了最佳配比方案，并结合某矿断层破碎带巷道维修现场实际情况，应用该注浆配比提出了合理的支护注浆方案，其结果对类似矿井具有理论意义和实际应用价值。
1注浆加固原理及水泥水玻璃配比
1.1注浆加固破碎煤岩体原理
破碎煤岩的注浆加固过程中，浆液在泵压的作用下挤压或渗透到破碎煤岩的裂隙中去，浆液固结后，以固体形式充填在裂隙中并与岩体固结。这些充填的材料在岩体内形成新的网络骨架结构，注浆后的岩体增加了由加固材料形成的浆脉。浆脉在岩体中呈薄厚不一的片状或条状，但均相互联系形成网络骨架，网络骨架内侧则是均匀密实的岩体，形成网络骨架的充填材料具有较好的弹性黏结强度。注浆可以提高围岩的物理力学性质，使得围岩自身强度提高，承载能力加强。
1.2水泥水玻璃配比实验
注浆材料大体分为无机系和有机系两大类，而在日常使用中，一般又分为水泥浆材和化学浆材两大类。水泥浆材结石体强度高、造价低廉、材料来源丰富、浆液配制方便、操作简单，是使用量较大的浆材。综合考虑煤矿经济效益，选取水泥浆材作为主要充填原料。水泥-水玻璃浆液是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例以双液方式注入的注浆材料。这种浆液可以克服单液水泥浆的凝结时间长、不易控制、结石率低等缺点，提高水泥注浆的效果，扩大水泥注浆的适用范围。注浆过程中，当希望浆液渗透或扩散半径（或距离）较大时，要求浆液的凝结时间或凝胶时间足够长。当有地下水运动时，为防止浆液过分稀释或被冲走，要求浆液在注入过程中速凝。另外，在加固工程中，为减少瞬时沉降，也希望缩短水泥浆液的凝结时间。水泥、水玻璃体积比不同所得的单轴抗压强度、凝胶时间不同。
2注浆方案
2.1注浆工艺
首先按照注浆孔断面布置要求，打设注浆孔，然后将封孔器与注浆管一同插入钻孔，并固定封孔器，再将注浆接头连接到注浆管上，启动注浆泵，通过观测注浆效果来控制注浆泵的开停，停泵后及时撤下连接头，然后进行下一组注浆。为了提高注浆速度，可以先后给几个注浆孔安装注浆管和封孔，然后统一注浆。注浆时严格按照浆液配比，采取先控制巷道两帮，再集中巷道顶板的方式进行，完成帮部注浆后再进行拱部注浆以加固断层冒落区深部岩层，并以此为一个注浆循环。在注浆过程中，要时刻观察注浆孔附近顶板、帮壁情况，如果有浆液从帮壁或顶板渗出，立即将注浆泵风量调小，减小注浆压力，并用棉纱封堵顶板及帮壁的渗液孔，然后继续正常注浆。注浆孔中所注入的浆液量根据现场注浆情况而定，一般至注浆孔注满为止。完成一个循环后重复以上操作进行第二个循环。
2.2注浆设备
注浆所用机具以注浆泵为主，按注浆泵的浆液混合方式分单液注浆和双液注浆。单液注浆是指所有注浆材料经充分混合反应后，用单液注浆泵压注到岩体中的注浆过程。双液注浆是指两组分注浆材料分别置于注浆泵的两个料桶中，再压注到岩体的过程中进行混合反应的注浆过程。结合井下实际情况，采用锚注施工注浆泵，根据浆液配比的要求，使用QZB-60型气动双液注浆泵和气动水泥浆搅拌罐。供风压力为0.5～6.0MPa，便于注浆压力调整，以有效控制浆液的扩散半径。
2.3辅助施工
注浆液在一定时间后强度才能达到要求，结合实验设定为3天，3天以后方可进行原巷道U型钢梁棚拆除工作。为了保证安全，拆除钢梁棚时，必须彻底拆完一架之后，架设好一架，并进行挂网，与此同时，进行开帮、挑顶。距离U型钢梁棚架设及挂网完毕位置10 m后，喷射一层柔性混凝土，封闭围岩，防止围岩表面风化。
3注浆效果分析
按照注浆支护方案，注浆后巷道围岩得到加固。破碎巷道在注浆加固后，断面得以有效扩大，满足了现场通风要求，注浆后效果明显。现场跟踪观察结果表明，断层冒落区已注浆完毕的巷道顶板围岩稳定，岩体在浆液的作用下已被填充并黏结成为一体，整体性较好。通过注浆封堵了围岩的裂隙，隔绝了空气，防止围岩风化，提高了围岩自身强度。注浆管注浆后相当于全长锚固锚杆，将松散破碎的围岩胶结成整体，从而将多层组合拱联成一个整体，共同承载，提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量，从而提高了岩体强度。注浆后裂隙得到充填，围岩完整性提高，这样保证荷载能均匀地作用在岩体和支架上，避免出现应力集中点而首先破坏。注浆使得支护结构面尺寸增大，围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减小，从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力，因此，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。
4结束语
通过实验研究水泥和水玻璃最佳配比，并结合工矿断层破碎带巷道实际情况，应用围岩注浆加固技术进行巷道修复，得到如下结论：
（1）水泥水玻璃漿液体积比不同，凝胶时间不同。在浆液体积比一定的条件下，凝固后的浆液物的抗压强度随着时间增大而增大。水泥水玻璃体积比为1：0.4的配比方法较合理。
（2）在断层破碎带巷修时，帮顶注浆孔注浆一定要注意先后顺序，先注帮孔，最后注顶板孔，这样有利于注浆稳固带从下到上形成，便于控制浆液扩散半径。
（3）注浆管长度可以根据巷道断面加工成长短不等的几种，短的注浆管壁四周不打浆液扩散小眼，安设时装在钻孔外部，这样有利于挑顶扩帮，保证巷道断面的要求。注浆管直径可以根据巷道破碎情况设定，破碎严重时其直径可以增大，反之减小。
参考文献
[1]李义琳.断层破碎带巷修加固技术研究[J].山东煤炭科技，2016（7）：136.
[2]郭永久.巷修加固技术在断层破碎带的应用[J].内蒙古煤炭经济，2016（11）：177-180.
【关键词】断层;破碎带;巷道维修;注浆加固
引言
断层破碎带应力分布比较复杂，易形成高应力集中区，围岩非常破碎且极易垮落，在巷道掘进过程中极易片帮冒顶，巷道形成以后由于断层破碎带的影响，受力大，变形显著。因此，断层构造带巷道支护及维修技术一直是煤矿行业研究的难点和重点。目前，围岩控制技术的关键是，通过一定的手段改善围岩的状态，充分利用围岩自身的强度保持支护系统的稳定性。注浆作为改善岩土状态的重要技术，能够在原位对岩土体进行加固和改性，使一定范围内的岩体成为支护结构不可分割的一部分，从而充分利用岩体本身的强度，较好地解决一些岩土工程稳定问题，因此，在岩土工程界得到广泛运用。注浆技术能够有效控制围岩变形，显著改善支护效果，20世纪80年代以来，在煤矿软岩巷道维护中的应用也受到关注。
目前，断层破碎带常用的维护方法有“锚、网、钢带”联合支护、锚网梁索、全长锚固注浆锚索支护等。笔者采用注浆加固技术，通过对注浆材料水泥和水玻璃不同配比的实验研究，得出了最佳配比方案，并结合某矿断层破碎带巷道维修现场实际情况，应用该注浆配比提出了合理的支护注浆方案，其结果对类似矿井具有理论意义和实际应用价值。
1注浆加固原理及水泥水玻璃配比
1.1注浆加固破碎煤岩体原理
破碎煤岩的注浆加固过程中，浆液在泵压的作用下挤压或渗透到破碎煤岩的裂隙中去，浆液固结后，以固体形式充填在裂隙中并与岩体固结。这些充填的材料在岩体内形成新的网络骨架结构，注浆后的岩体增加了由加固材料形成的浆脉。浆脉在岩体中呈薄厚不一的片状或条状，但均相互联系形成网络骨架，网络骨架内侧则是均匀密实的岩体，形成网络骨架的充填材料具有较好的弹性黏结强度。注浆可以提高围岩的物理力学性质，使得围岩自身强度提高，承载能力加强。
1.2水泥水玻璃配比实验
注浆材料大体分为无机系和有机系两大类，而在日常使用中，一般又分为水泥浆材和化学浆材两大类。水泥浆材结石体强度高、造价低廉、材料来源丰富、浆液配制方便、操作简单，是使用量较大的浆材。综合考虑煤矿经济效益，选取水泥浆材作为主要充填原料。水泥-水玻璃浆液是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例以双液方式注入的注浆材料。这种浆液可以克服单液水泥浆的凝结时间长、不易控制、结石率低等缺点，提高水泥注浆的效果，扩大水泥注浆的适用范围。注浆过程中，当希望浆液渗透或扩散半径（或距离）较大时，要求浆液的凝结时间或凝胶时间足够长。当有地下水运动时，为防止浆液过分稀释或被冲走，要求浆液在注入过程中速凝。另外，在加固工程中，为减少瞬时沉降，也希望缩短水泥浆液的凝结时间。水泥、水玻璃体积比不同所得的单轴抗压强度、凝胶时间不同。
2注浆方案
2.1注浆工艺
首先按照注浆孔断面布置要求，打设注浆孔，然后将封孔器与注浆管一同插入钻孔，并固定封孔器，再将注浆接头连接到注浆管上，启动注浆泵，通过观测注浆效果来控制注浆泵的开停，停泵后及时撤下连接头，然后进行下一组注浆。为了提高注浆速度，可以先后给几个注浆孔安装注浆管和封孔，然后统一注浆。注浆时严格按照浆液配比，采取先控制巷道两帮，再集中巷道顶板的方式进行，完成帮部注浆后再进行拱部注浆以加固断层冒落区深部岩层，并以此为一个注浆循环。在注浆过程中，要时刻观察注浆孔附近顶板、帮壁情况，如果有浆液从帮壁或顶板渗出，立即将注浆泵风量调小，减小注浆压力，并用棉纱封堵顶板及帮壁的渗液孔，然后继续正常注浆。注浆孔中所注入的浆液量根据现场注浆情况而定，一般至注浆孔注满为止。完成一个循环后重复以上操作进行第二个循环。
2.2注浆设备
注浆所用机具以注浆泵为主，按注浆泵的浆液混合方式分单液注浆和双液注浆。单液注浆是指所有注浆材料经充分混合反应后，用单液注浆泵压注到岩体中的注浆过程。双液注浆是指两组分注浆材料分别置于注浆泵的两个料桶中，再压注到岩体的过程中进行混合反应的注浆过程。结合井下实际情况，采用锚注施工注浆泵，根据浆液配比的要求，使用QZB-60型气动双液注浆泵和气动水泥浆搅拌罐。供风压力为0.5～6.0MPa，便于注浆压力调整，以有效控制浆液的扩散半径。
2.3辅助施工
注浆液在一定时间后强度才能达到要求，结合实验设定为3天，3天以后方可进行原巷道U型钢梁棚拆除工作。为了保证安全，拆除钢梁棚时，必须彻底拆完一架之后，架设好一架，并进行挂网，与此同时，进行开帮、挑顶。距离U型钢梁棚架设及挂网完毕位置10 m后，喷射一层柔性混凝土，封闭围岩，防止围岩表面风化。
3注浆效果分析
按照注浆支护方案，注浆后巷道围岩得到加固。破碎巷道在注浆加固后，断面得以有效扩大，满足了现场通风要求，注浆后效果明显。现场跟踪观察结果表明，断层冒落区已注浆完毕的巷道顶板围岩稳定，岩体在浆液的作用下已被填充并黏结成为一体，整体性较好。通过注浆封堵了围岩的裂隙，隔绝了空气，防止围岩风化，提高了围岩自身强度。注浆管注浆后相当于全长锚固锚杆，将松散破碎的围岩胶结成整体，从而将多层组合拱联成一个整体，共同承载，提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量，从而提高了岩体强度。注浆后裂隙得到充填，围岩完整性提高，这样保证荷载能均匀地作用在岩体和支架上，避免出现应力集中点而首先破坏。注浆使得支护结构面尺寸增大，围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减小，从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力，因此，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。
4结束语
通过实验研究水泥和水玻璃最佳配比，并结合工矿断层破碎带巷道实际情况，应用围岩注浆加固技术进行巷道修复，得到如下结论：
（1）水泥水玻璃漿液体积比不同，凝胶时间不同。在浆液体积比一定的条件下，凝固后的浆液物的抗压强度随着时间增大而增大。水泥水玻璃体积比为1：0.4的配比方法较合理。
（2）在断层破碎带巷修时，帮顶注浆孔注浆一定要注意先后顺序，先注帮孔，最后注顶板孔，这样有利于注浆稳固带从下到上形成，便于控制浆液扩散半径。
（3）注浆管长度可以根据巷道断面加工成长短不等的几种，短的注浆管壁四周不打浆液扩散小眼，安设时装在钻孔外部，这样有利于挑顶扩帮，保证巷道断面的要求。注浆管直径可以根据巷道破碎情况设定，破碎严重时其直径可以增大，反之减小。
参考文献
[1]李义琳.断层破碎带巷修加固技术研究[J].山东煤炭科技，2016（7）：136.
[2]郭永久.巷修加固技术在断层破碎带的应用[J].内蒙古煤炭经济，2016（11）：177-180.