壁后注水泥浆在新三矿北大巷整修中的研究与应用

文/赵恒，冀中能源峰峰集团有限公司新三矿

1 新三矿主要巷道概况

生产矿井在储量后期，资源逐步减少，生产成本逐步增高的重点就在与生产系统的稳定性在下降，主要巷道的安全质量稳定性也在下降，维护的人力物力要与生产效益保持一个均衡的状态，随着时间的推移，效益逐渐趋零。

新三矿主要生产地区在-390水平，该水平分为3翼，北翼主要巷道（运输大巷、皮带道、回风道）9000余米；东翼主要巷道（运输大巷、皮带道、回风道）4500余米；南翼主要巷道（运输大巷、皮带道、回风道）2800余米；随着回采及掘进任务的日益延伸，巷道的老化进程和逐渐采空区压力的释放，巷道日常维护所需投入的人力、物力日益增长，而维修效果却与之成反比。

2 采用壁后注水泥浆技术的原因

传统的巷道维护技术存在诸多的弊端，直接影响着矿井的安全和经济效益的提高，从某种程度上制约了企业的发展，大量的投入与产出不均衡造成资源的利用不合理，与矿井的发展不相匹配，需要技术性的、创造性的、有突出效益的、更好的整修方式来取代耗费人力物力多的传统整修模式。

采用壁后注水泥浆对易变形巷道破碎围岩加固处理后，使浆液充填和胶结围岩的空隙和裂缝，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，并与围岩、锚注杆共同形成有效承压组合拱。

3 壁后注水泥浆对主要巷道技术改造的过程

前期对北大巷2300片口至原压风机房段进行调研，对壁后注水泥浆加固主要巷道的可行性、可靠性进行调查、分析，确定施工工期及任务分配。

2016年10月25日～11月30日，在北大巷2300片口至原压风机房段，原u钢拱形支护段共计127m，进行锚网索喷浆后进行壁后注浆，以验证主动支护代替被动支护，采取壁后注浆技术的设备、施工程序、及巷道规格是否满足矿井需求。

2017年6月10日～2017年10月10日，对新三矿北大巷壁后注水泥浆加固完成470m，实现了岩巷整修段控制巷道形变，达到了预期实施主要巷道壁后注浆加固的目的。

实验证明，u钢架棚这种被动支护形式是可以被主动支护取代的，注浆技术的程序和工序，也得到了验证。

4 新三矿北大巷壁后注水泥浆技术的主要内容

4.1 注水泥浆工艺

注浆施工过程一般分为以下几个步骤：

1)钻机就位，进行钻孔；2)清洗钻屑及钻孔壁上的松软料；3)压水试验从而可以得到岩石渗透性资料；4)掺配浆料、联接注浆管路、检查压力表；5)进行注浆；注浆后质量检查。

4.2 注浆方法

注浆方法按注浆的连续性可分为连续注浆、间歇注浆；

按一次注浆 的孔数可分为单孔注浆、多孔注浆；

4.3 设备选取

注浆泵 2ZBQ-10/12 1台

搅拌机 JBJ-300 配套水箱 1台

4.4 材料选取

注浆管采用6分管（Φ26.8mm），长度600mm，一端套好丝扣；

注浆管路使用Φ25mm高压胶管，胶管之间使用快速接头连接，胶管耐压强度要在14MPa以上。

注浆泵压力表量程为1-12MPa。

注浆料配比：水：水泥=1:1,使用425#硅酸盐水泥配制。

5 新三矿北大巷壁后注水泥浆技术的主要特点

1)从北大巷实践工程的效果来看，注浆提高了浅部岩体的围岩强度，形成了承载结构，降低围岩变形的程度，达到了注浆加固的目的，保证了巷道安全使用，取得了良好的工程实践效果。2)壁后注浆技术的关键参数注浆压力、注浆时间与浆液扩散的范围是互相影响的，没有固定的取值，要根据围岩的破碎情况灵活而定，选择最合适的参数。3) 适量加入改善硅酸盐水泥流动性的外加剂，提高了水泥的渗透扩散性能，满足了巷道围岩注浆加固要求。

5.1 投资

物料投资约41.82万元，包括注浆设备购置4.8万元、注浆管路、注浆管制作1.2万元、包括主要用料：425#硅酸盐水泥购置35.82万元等。

人力投资：注浆3人配合作业：170元/工×3人×157天=80070元

合计：49.827万元。

5.2 经济效益

正常巷道整修597m需人工费用：

锚网索喷浆包干价=597m×1320元/m=78.8万元

一般整修巷道材料投入费用：

锚网索喷浆整修材料费：597m×2370元/m=141.5万元

根据原整修周期每10个月整修1遍；现壁后注浆后延长至每20个月整修一遍计算：

节省人工费用：78.8万元

节省材料投入费用：141.5万元

计算可得：141.5+78.8-49.827=170.473万元

以上合计，该项目每年为新三矿产生效益计170.473万元。

5.3 安全效益

每10个月减少入井整修员工人次：30人×50天=1500人次；减少1500人次的入井作业安全风险；根据海因里希事故法则，可减少4.5次伤亡事故、130次轻伤事故、1350不安全行为。

项目存在的不足和建议：1）不足。该壁后注水泥浆技术目前只适合在主要巷道整修使用，对于顶板托煤段巷道、回采工作面上下顺槽等尚不适合，因此非主要巷道的利用率不高。

2）建议。①增加注浆设备的研发，进行打孔、注浆一体巷修机械的开发设计，从而进一步提高巷道整修的效率和工程质量。②重视矿井后期，主要巷道维护的费用构成，分析其成本消耗主体，观测壁后注浆技术应用前及应用后效果的验证，是否可以合理降低维护成本，达到巷道维护费用与安全生产投入的均衡。

项目发展前景：壁后注水泥浆对矿井失修巷道扩修后支护形式进行了优化 ,不仅使巷道维修次数大大减少,整体支护费用降低, 而且改善了矿井整体面貌,消除了矿井后期巷道维护繁重工作和大量重复投入资金；给矿井带来的经济效益和安全效益极为可观 ,具有很高的推广应用价值。