冯 笑

（霍州煤电集团鑫钜公司，山西 霍州 031400）

巷道注浆能够增加破碎围岩完整性、提高围岩承载能力，起到主动支护作用，在煤矿广泛应用。但是注浆方案设计大多依赖经验，对科学设计认识不足或者缺乏指导，巷道围岩条件变化多样，因此，针对具体工程难以取得理想注浆效果[1-3]。注浆作用充分发挥，关键在于正确认识到裂隙发育情况变化对注浆材料、注浆压力、注浆时机、浆液扩散提出的要求。本文针对此问题展开探讨。

1 分层注浆工艺介绍

分层注浆工艺基本思路是根据破碎围岩内部裂隙发育程度不同，将其划分为浅层和深层两个区域，针对两个区域裂隙发育程度分别采用不同的注浆方式。对于浅层，裂隙发育程度高，裂隙开度大、贯通性强，同时也是深层注浆的漏浆通道，适合采用速凝注浆材料，低注浆压力渗透注浆，目的在于封堵围岩浅层，防止围岩风化，封闭漏浆通道；对于深层，裂隙不发育，裂隙开度小、贯通性差，适合采用流动性好、高细度、高强度注浆材料，配合高注浆压力压密注浆甚至劈裂注浆，目的在于使浆液充分扩散，导通并填充微小裂隙。浅层注浆和深层注浆相互配合，共同提高注浆效果。

2 分层注浆关键问题探讨

2.1 钻孔设计依据

1）围岩浅层和深层划分。采用围岩松动圈测试和钻孔窥视相结合方式，确定围岩破坏范围和裂隙发育情况，将围岩划分为浅层和深层，浅层一般0～4m，深层一般4～12m；

2）确定浆液扩散半径。先进行浆液扩散半径试验，以浅层钻孔为例，先布置至少3个浅孔，间隔5m～10m，进行注浆，分别记录不同注浆压力下漏浆距离，最后进行汇总分析，得出注浆压力与扩散半径关系；

3）钻孔设计。根据划分的浅层和深层，确定浅层和深层的钻孔深度，根据浆液扩散半径，分别确定浅层和深层钻孔的间排距。

2.2 注浆材料

1）浅层注浆材料。浅层裂隙发育程度高，漏浆严重，注浆材料应满足快速凝固，快速封堵漏浆。以河南理工大学研发的双液注浆材料为例，双液混合后1～2min 失去流动性，5min～10min 终凝，2h 单轴抗压强度11MPa，可以起到快速堵漏的作用；

2）深层注浆材料。深层裂隙不发育，贯通性差，注浆材料应满足超细、流动性好、高强度，能够使浆液在裂隙中充分扩散，填充微小裂隙。以河南理工大学研发的单液超细水泥注浆材料为例，材料细度1250目，浆液具备20min左右良好流动性，60min初凝，1d单轴抗压强度22MPa以上。

2.3 注浆压力设计

1）根据钻孔间排距。浆液扩散半径与注浆压力密切相关，在钻孔间排距确定的情况下，必须根据注浆压力与浆液扩散半径之间关系，满足浆液的充分扩散，相邻钻孔扩散半径相互交叉，所有钻孔联合扩散范围必须覆盖整个巷帮，注浆压力设计应略大于满足整个巷帮扩散所需的注浆压力；

2）根据巷帮鼓出情况。注浆初始阶段，浆液充填已有裂隙，巷帮基本不发生变化，当注浆压力逐渐升高，浆液会挤压煤体或者张开裂隙，使巷帮发生轻微鼓出，软煤注浆巷帮鼓出尤为普遍，巷帮轻微鼓出属正常现象，但不应超过100mm，超过时应减小注浆压力或停止注浆；

3）建议值。一般浅层注浆孔口终压1～6MPa，深层注浆孔口终压4～10MPa。

2.4 最佳注浆时机

1）静压巷道。对于不受动压影响的巷道，如矿井主要大巷，裂隙发育程度变化缓慢，对已形成裂隙，可以经过分析，直接进行浅层和深层注浆，不存在最佳注浆时机问题；

2）动压影响巷道。如工作面复用顺槽、离采面较近的盘区集中巷，其裂隙发育随工作面回采动压影响而变化，裂隙发育经历未受采动影响阶段、初始张开阶段、剧烈发展阶段、稳定阶段。大量的理论研究和工程实践表明，在未受采动影响阶段，裂隙发育程度低，可注性差，注浆压力高而注浆量极小，注浆后受动压影响，裂隙重新张开，注浆效果较差；而在剧烈发展阶段，注浆过程中新的裂隙不断产生，注浆量较大，虽能抵抗一定的巷道变形破坏，但巷帮内仍然存在较多裂隙，影响巷道后期稳定；在稳定阶段，大量裂隙已经生成，注浆量极大，但是由于巷帮变形量大，原始锚杆索支护大量破坏，巷帮已经丧失大部分承载能力，新补锚杆索锚固力下降，即使注浆也难以保证后期巷帮稳定，并且需要消耗大量的注浆材料。因此认为，裂隙初始张开阶段为最佳注浆时机，此时巷道有一定变形，压力适当释放，裂隙贯通性增强，可以显著提高注浆量，同时，巷帮围岩结构仍较为完整，注浆后及时进行锚杆索补强，控制巷帮位移，能够起到良好的注浆效果，并能大幅节约注浆材料使用。

3 工程实例

3.1 基本情况

赵庄煤业13092复用巷道需要经历1309工作面、1310工作面两次采动影响，位置关系如图1。其中以1309工作面一次回采引起的巷道围岩变形破坏最为剧烈，不进行注浆加固时，两帮平均移近量约1200mm～1500mm，断面急剧收缩，严重影响复用，影响采掘衔接。

图1 巷道与工作面位置关系

3.2 关键参数确定

最佳注浆时机：通过对13092复用巷道变形观测，认为工作面前方50m至工作面后方200m，为裂隙初始张开阶段，裂隙逐步贯通，但整体承载结构未发生破坏，此时进行注浆，能够取得最好的扩散效果，同时最为节约注浆材料，确定工作面前方50m至工作面后方200m为最佳注浆时机，跟随工作面推进进行注浆。

钻孔设计及注浆参数：首先在最佳注浆时机区域内，对帮部进行钻孔窥视，根据裂隙发育程度，以距离帮部4m位置为界，将围岩划分为浅层和深层，浅孔设计孔深4m、深孔设计孔深8m，然后通过不同压力下浆液扩散半径试验，确定4m浅孔间排距为1m×1m，注浆压力不低于5MPa，使用浅层注浆材料；8m浅孔间排距为2m×2m，注浆压力不低于9MPa，使用深层注浆材料。

3.3 效果考察

注浆量：4m浅孔平均单孔注浆量0.25t，8m深孔平均单孔注浆量1t，可以看出，4m浅孔对浅层起到有效的封堵作用，减少了8m深孔注浆时漏浆现象，极大地提高了扩散效果和注浆量；

巷道变形考察：采用分层注浆加固后，通过巷道变形观测，两帮移近量控制在600mm以内，比未注浆情况下减小50%以上。

4 结 论

1）介绍了分层注浆工艺，针对围岩不同深度裂隙发育情况不同，划分为浅层和深层，采用不同的注浆方式；

2）从钻孔布置、注浆材料、注浆压力、注浆时机4个方面，探讨了巷道注浆的关键技术问题，为注浆设计提供了理论依据。

3）工程实例表明，根据最佳注浆时机，采用分层注浆加固技术可以有效封闭浅层巷帮，提高深孔注浆量，两帮移近量较未注浆时减小50%以上。