一、矿井基本情况及需加固巷道的现状
中煤集团山西华昱能源某煤业井田位于朔州市山阴县城西北某镇某村一带，行政区划隶属朔州市山阴县某镇管辖。
9煤一盘区南翼辅助运输巷（西侧）位于9煤一盘区南翼运输巷以东，东部为9煤一盘区南翼回风巷，南部为水泉矿南部矿井边界。巷道规格为5700mm×3900mm，沿9#煤底板掘进，根据巷道周边地质勘探ZK1502和ZK1601地质钻孔资料综合分析来看，巷道煤层平均厚度为5.84m～6.67m左右，有0～4层夹矸，夹矸平均厚度0～0.48m之间，岩性以泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主。主要采用锚网索喷联合支护，巷道向南拐弯后施工至56m处因顶板破碎严重，又采用了架棚进行加强支护，钢棚采用11#矿用工字钢加工，棚间距600mm。此段巷道埋深较浅且处于风化带，为确保此段巷道支护可靠，矿及华昱公司技术人员联合科研院校，结合现场实际，针对此架棚段巷道制定了一套注浆加固安全技术方案。巷道位置如图1所示。
二、注浆加固施工与技术参数
针对9煤一盘区南翼辅助运输巷（西侧）架棚段的工程特点，采用壁后充填注浆+压密注浆+渗透与劈裂注浆对巷道进行注浆加固。
9号煤一盘区南翼辅助运输巷（西侧）施工平面位置图1
首先在两架钢棚间的喷层上打孔，安装注浆管，风钻打眼，孔径φ45 mm，间排距1.0 m×0.6 m。注浆管采用φ38 mm镀锌钢管制作，规格为φ38 mm×600 mm，注浆孔布置如图2所示。采用软木止浆塞进行封口或喷浆封孔，封孔长度150 mm。注浆加固方案与技术参数如下：
图2 注浆孔布置示意图
（一）壁后充填注浆
将隔排隔孔（注浆孔数的4/1）设为Ⅰ序孔，通过Ⅰ序孔对钢棚壁后进行壁后充填注浆加固。
壁后充填注浆，一方面可保证支架和喷网层壁后充填密实，并对壁后孔洞和空隙形成充填和加固作用，使型钢支架和喷网层均匀受力，避免了集中应力的作用，有利于改善和充分发挥型钢支架的承载性能；另一方面可形成一定厚度的加固圈作为止浆层，并为实施压密注浆、渗透与劈裂注浆奠定基础。
壁后充填注浆材料采用单液水泥－水玻璃浆液，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.5左右，水玻璃的用量为水泥量的5%左右，保证浆液结石率不低于90%，结石体强度不低于20MPa。每米巷道注浆量按2.5t水泥计算，注浆量为5.0 m³左右。
注浆管安装时如发现喷层开裂严重，为避免跑浆，可在原喷层上打孔，安装注浆管，再喷浆封闭。喷射混凝土强度等级C20，配合比为1:2:2，掺3～5%速凝剂，喷层厚度为50～70mm，并保证注浆管孔口外露长度不少于30 mm，以便后期进行注浆加固，同时根据现场情况在注浆部位增加锚杆支护，增强支护能力。
（二）压密注浆
完成壁后充填注浆后，采用风钻沿壁后充填注浆孔进行隔孔扫孔，孔径φ28 mm，扫孔深度3.0 m。该部分注浆孔为Ⅱ序注浆孔，Ⅱ序注浆孔布置如图3所示。
图3 压密注浆孔布置示意图
压密注浆一方面浆液能够将围岩内的裂隙充满固结或压密，降低松散围岩的孔隙率，提高围岩的强度；另一方面压密注浆可使裂隙端部的应力集中大大削弱或消失，从而使巷道围岩的破坏机制发生转变，提高围岩的承载能力。
压密注浆采用单液水泥－水玻璃浆液，水泥使用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.8左右，水玻璃的掺量为水泥用量的5%左右。浆液结石率不低于92%，浆液固结体强度不低于25MPa，注浆压力控制在2.0MPa以内。
（三）渗透与劈裂注浆
在壁后充填注浆和压密注浆加固后形成一定厚度的加固圈（梁、柱）基础上，采用风钻将另一半注浆孔扫孔，孔径φ28 mm，扫孔深度5.0 m。该部分注浆孔为Ⅲ序注浆孔，Ⅲ序注浆孔布置如图4所示。
采用高压渗透与劈裂注浆加固，一方面可扩大注浆加固范围，另一方面高压注浆可提高浆液的渗透能力，改善注浆加固效果，而不会导致喷网层的变形破坏，并可对充填与压密注浆加固体起到复注补强的作用，从而显著提高注浆加固体的承载性能。
高压渗透与劈裂注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.6～0.8，高效减水剂掺量为水泥用量的1%左右，浆液的结石率不低于90%，强度不低于25MPa，注浆压力控制在3～5.0 MPa。注浆时采用自下而上、左右对称的施工工艺，每米巷道注浆量控制在1.5 t水泥，浆液量约为2.0m³。
施工顺序：号孔→风锤打孔→安装孔口注浆管→充填注浆→压密注浆→渗透与劈裂注浆
图4 渗透与劈裂注浆孔布置示意图
注浆加固施工工艺
注浆主要包括三个方面：
（一）运料与拌浆，即将水泥与水按规定水灰比拌制成水泥浆，并保证在注浆过程中不发生吸浆龙头堵塞及堵管等现象，并应根据需要及时调整浆液参数。
（二）注浆泵的控制，根据巷道实际注浆情况的变化，即时开、停注浆泵，并时刻注意观察注浆泵的注浆压力，以免发生管路堵塞及崩管等现象。
（三）孔口管路的连接，应注意观察工作面注浆情况的变化，及时发现漏浆、堵管等事故，并掌握好注浆量及注浆压力的控制，及时拆除和清洗注浆阀门。
注浆工艺流程如图5所示。
图5 注浆工艺流程示意图
（一）注浆施工组织
钻孔与注浆劳动组织采用“三八”制作业，并采用循环式打孔和注浆施工方式。在施工平台布置一台风锤和一台双液注浆泵。
（二）注浆设备
1、钻孔设备:风钻
2、注浆设备及辅助材料
由于破碎煤体空隙网络相对细小，浆液渗透扩散比较缓慢，因此，需要配备高压力、小注浆流量的注浆泵。因此，可选用2ZBQ50/19双液气动注浆泵。
注浆施工设备除注浆泵外，还包括高压管、输浆管、孔口混合器、耐高压孔口阀门等辅助器材。注浆施工设备与辅助器材使用情况如表1所示。
表1 注浆施工设备与辅助器材一览表
钻孔和注浆设备的选择也可以根据矿方和施工单位拥有设备情况，选择满足施工要求的合适设备。
（一）劳动组织
注浆采用“8小时，三班”作业方式，定班、定量完成任务，同时每个班再进行定岗、定人、定位分工。通过明确分工和奖罚制度，可以充分调动整个施工队伍的积极性，实现高效、快速施工。项目部管理人员实行24小时值班。
（一）、严格把好材料质量关，水泥及水玻璃必须全部符合规定要求，以确保注浆质量。
（二）、井下要准备用遮盖水泥、水玻璃的风筒布。
（三）、对各种类型的注浆、钻孔设备要进行及时维修，配齐易损零配件且有备用件。
（四）、注浆记录齐全，试验记录齐全。
（五）、严格按施工顺序施工，上一工序没有完成不得进行下一工序施工。
（六）、注浆前，必须进行注浆泵和输送管路系统的耐压试验。试验压力必须达到最大注浆压力的1.5倍，试验时间不得小于15min，无异常情况后，方可使用。
（七）、孔口管必须按设计孔位埋设牢固，并安设高压阀门。注浆前，必须对孔口管进行耐压试验，试验压力不小于注浆压力的1.5倍。
七、结论
壁后充填注浆改善和充分发挥了型钢支架的承载性能；压密注浆将围岩内的裂隙充满固结或压密，降低松散围岩的孔隙率，提高围岩的强度同时使裂隙端部的应力集中大大削弱或消失，提高围岩的承载能力；高压渗透与劈裂注浆加固，扩大注浆加固范围，同时高压注浆提高了浆液的渗透能力，改善注浆加固效果，对充填与压密注浆加固体起到复注补强的作用，从而显著提高注浆加固体的承载性能。通过“三位一体”的注浆加固后，围岩稳定性显著增强。为同类型巷道加固提供了很好的技术参考，有很好的推广价值。
