1、母杜柴登礦注漿補強加固情況匯報1.基本情況：1.1簡介母杜柴登礦井首采工作面為30201綜采工作面，開采3-1煤層，煤層厚度2.96.22m，平均厚度5.21m。工作面走向長度為3417m，傾向長度為241m，設計采高4.75m，沿頂 、底進行回采。采用雙巷布置，煤柱為19.4m。30201首采工作面主切眼于2014年7月26日貫通，2016年12月首采面開始試生產(chǎn)。按照設計，服務30201和30202兩個工作面的首采面輔運順槽，從掘進到30202工作面回采完畢，服務年限達6年左右。1.2工作面來壓情況：30201工作面自2016年12月2日開始生產(chǎn)，至12月22日，工作面推進至48.8m時，

2、工作面初次來壓。 2017年1月2日，當工作面推進至78m時（機頭81m、 機尾74m），發(fā)生第一次周期來壓，即第一次周期來壓步距 30.8m，來壓持續(xù)到92m左右。 2017年1月6日，當工作面推進至104m時，發(fā)生第二次周期來壓，第二次周期來壓步距為26m，來壓持續(xù)到110m左右。 1.3外巷巷道受初次來壓和周期來壓顯現(xiàn)情況 輔運巷：初次來壓后礦壓顯現(xiàn)明顯。來壓前后對比如圖1、2所示圖1：輔運巷來壓前圖2：輔運巷來壓后回風巷：2#回風巷推采到第一次見方后開始來壓，顯現(xiàn)劇烈。來壓后幫、頂部如圖3、4所示：圖3：回風巷來壓后幫部變形圖4：回風巷來壓后底板變形2.目前采取的注漿加固補強巷道情況由

3、于開采煤層上方賦存有特厚堅硬頂板，在工作面周期來壓基本頂破斷，以及上覆關(guān)鍵層破斷時，會引起采場附近大的擾動。母礦開采的煤體本身比較堅硬，脆性較強，在圍巖震動時極易破碎出現(xiàn)裂隙，引起巷道圍巖的初次支護結(jié)構(gòu)破壞，支護能力大大降低。特別是煤層頂板上部還賦存有大的含水層，比如輔運巷14#聯(lián)巷沖刷段，巷道頂板出現(xiàn)淋水。不斷加大的淋水量說明頂板的裂隙受淋水的沖刷越來越大，圍巖的裂隙越來越多，也使一次支護的由錨網(wǎng)、錨索形成的支撐結(jié)構(gòu)的整體性越來越差，錨索、錨桿的工作阻力大大降低。 為解決巷道受動載引起的支護能力大大降低的難題，保證輔運巷在要求的服務年限內(nèi)有足夠的斷面滿足安全生產(chǎn)需要，礦上聯(lián)合有關(guān)合作方在井下

4、實驗了馬麗散注漿加固補強巷道措施，取得了較好的效果2.1采用中空錨注錨索對巷道圍巖進行錨注補強加固的機理：采用中空錨注錨索對巷道圍巖進行錨注支護或補強加固，支護效果顯著提高，其支護機理與樹脂端錨錨索相比可通過以下三方面進行分析：中空注漿錨索預緊后通過中空結(jié)構(gòu)進行反向馬麗散NS注漿，使?jié){液充滿索體與鉆孔孔壁之間的空隙，實現(xiàn)了由端錨變成全錨，漿液在注漿壓力的作用下向巷道圍巖內(nèi)擴散。有以下三個作用：（1）提高了支護系統(tǒng)的剛度當內(nèi)部張力使圍巖離層破壞時，全長錨固的錨索受力變形集中在與巖層出現(xiàn)變形破壞層位相對應的局部長度范圍內(nèi)，而端錨的錨索會在錨固端和預緊索具間的索體全長均勻變形，較全錨索變形量要大得多

5、，因而，根據(jù)材料力學原理，對相同的巖層變形量，全長錨固所產(chǎn)生的支護載荷比端錨高得多。（2）提高了圍巖的抗剪切能力巷道圍巖在地應力的作用下發(fā)生破壞，往往沿層面或破裂面發(fā)生剪切錯動，對錨桿/錨索產(chǎn)生剪切作用，全長錨固加強了圍巖與錨桿、錨索的力學聯(lián)系，提高了圍巖的抗剪切能力。（3）全長錨固安全可靠，不易卸載端錨支護的主要作用點在兩端，一端為樹脂錨固段，一端為索具預緊段。其錨固強度受安裝、攪拌、樹脂強度等因素影響較大；當圍巖礦壓較大時，桿體、索體全長受拉/剪應力影響極易引起托盤孔口破裂、巖體被“壓酥”而造成螺母脫絲或索具下滑、托盤處巖體破壞垮落，產(chǎn)生卸載，使錨桿、錨索的支護阻力降低，因而減小或失去對圍

6、巖的控制能力。而全長錨固支護時錨桿、錨索全長均與圍巖錨固于一體，圍巖應力主要作用于全長錨固段桿體或索體，其螺母或索具的受力較小，不易產(chǎn)生卸載，錨固可靠，同時通過注漿，使?jié){液包裹了桿（索）體，起到防腐作用。2.2馬麗散有機材料加固對圍巖的作用（1）充填裂隙和擠密圍巖的作用注漿漿液在泵壓作用下，不但可以將相互連通的巖體裂隙充滿，同時在壓力的作用下還可將充填不到的節(jié)理、裂隙壓縮，從而對巖體整體起封閉及擠密作用。進而使巖體的彈性模量提高，強度也相應提高。格里菲斯強度理論認為，介質(zhì)內(nèi)存在裂隙時，在承載時會在裂隙的端部形成拉應力集中，當拉應力達到巖體的抗拉強度時，巖體的裂縫會發(fā)展，直到巖體破裂，注漿加固后

7、，漿液在較高的泵壓作用下，將圍巖內(nèi)的裂隙充滿固結(jié)，同時在固結(jié)過程中漿液將產(chǎn)生微膨脹，將對漿液無法充填的微小裂隙產(chǎn)生擠密作用，使裂隙端部的拉應力集中大大削減或消失，從而使巷道圍巖的破壞機制發(fā)生變化，由原來的拉伸破壞轉(zhuǎn)為壓縮破壞。 （2）網(wǎng)絡骨架作用在注漿加固過程中，漿液在泵壓及微裂隙的毛吸作用下通過擠壓或滲透作用進入到巖體的裂隙中，待漿液固結(jié)后，以固體的形式充填在裂隙中并將破碎巖體固結(jié)，這些固化體在破碎巖體內(nèi)形成了新的呈薄厚不一的片狀或條狀網(wǎng)絡骨架結(jié)構(gòu)，漿液結(jié)石體與破碎巖石構(gòu)成兩相復合體的骨架效應，從而使得破碎巖體重新成為具有較好的彈-粘性和粘結(jié)強度的均勻密實的巖體。（3）提高了支護體的阻尼性，

8、抗震性能大大提高采用的馬麗散注漿材料，凝固后和圍巖形成的新的支護結(jié)構(gòu)具有一定的彈性，提高了以較脆煤體為主的支護體的阻尼系數(shù)，在受到?jīng)_擊震動時，支護體的抗震性能有很大提高。2.3井下施工情況：注漿錨索在30201工作面輔運巷15#聯(lián)巷往北目前已施工500米，施工注漿錨索2100套，馬麗散30噸。對30201工作面輔運巷頂板下沉嚴重破碎段區(qū)域及淋水沖刷段進行頂板馬麗散NS加固，目前已對30201工作面輔運巷30201工作面輔運巷14#聯(lián)巷沖刷帶、20#聯(lián)巷頂板下沉嚴重段加固完成。加固馬麗散NS40噸。2.4現(xiàn)場效果：綜采工作面目前已回采至30201工作面輔運巷12聯(lián)巷處，切頂線后至15#聯(lián)巷處施工

9、注漿錨索區(qū)域頂板來時后頂板未出現(xiàn)嚴重破碎，頂板下沉量較小。有效控制了頂板變形。在巷道淋水段注漿加固后，頂板不在出現(xiàn)淋水，巷道支護狀況明顯改善。巷道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)與沒注漿加固巷道區(qū)段的變形對比附注漿后的圖片3.存在的問題：（1）由于注漿加固的巷道和一般圍巖比較破碎時施工注漿加固的不同，圍巖相對比較完整，母礦的煤體比較堅硬，裂隙不發(fā)育。因此要求注漿壓力相對較高，對注漿材料的流動性、膨脹比、反應時間等性能參數(shù)都和馬麗散的對破碎煤體加固而設計的性能參數(shù)有所不同。有必要針對本礦的情況對注漿材料的性能參數(shù)進行調(diào)整。（2）目前注漿管的深度和封孔長度，特別是注漿錨索的封孔長度具有隨意性。注漿加固的目的是提高圍巖

10、與支護材料形成的支護體機構(gòu)的整體抗震性能，因此，注漿的時機（過早、過晚都不好），鉆孔的布置，封孔管的深度都與普通的馬麗散注漿不同，要根據(jù)具體礦井煤礦的情況具體設計，盡量使注漿材料均勻分布，最終形成彈性有機樹形骨架結(jié)構(gòu)提高圍巖阻尼性的結(jié)果。（3）目前對注漿壓力沒有量化研究，對注漿后形成的新的支護結(jié)構(gòu)的厚度沒有研究。（4）對注漿孔的布置沒有研究，出現(xiàn)了單個注漿孔注漿量相差太大的現(xiàn)象。也必定會出現(xiàn)新的支護體厚度不均勻的結(jié)果。（5）基于本技術(shù)的目的是提高圍巖與支護材料形成的支護體機構(gòu)的整體抗震性能，因此要研究注漿材料和目前支護材料、支護工藝的優(yōu)化配合。（6）對注漿補強后支護體抵抗沖擊振動的性能沒有詳細研究4.建議：為更好的掌握有機材料加固巷道的技術(shù)特點，提高巷道圍巖在抗振動沖擊情況下的支護特性，有效降低沖擊地壓對礦井安全生產(chǎn)的威脅程度，提高注漿加固材料的投入的科學性，建議聯(lián)系科研院所，開展“巷道彈性有機物高壓注漿加固抗沖擊振動技術(shù)”課題研究。擬研究的問題：（1）目前巷道受采動影響的情況特別是圍巖松動圈以及裂隙的發(fā)育情