母杜柴登矿注浆补强加固情况汇报
1.基本情况：
1.1简介
母杜柴登矿井首采工作面为30201综采工作面，开采3-1煤层，煤层厚度2.9～6.22m，平均厚度5.21m。工作面走向长度为3417m，倾向长度为241m，设计采高4.75m，沿顶、底进行回采。采用双巷布置，煤柱为19.4m。30201首采工作面主切眼于2014年7月26日贯通，2016年12月首采面开始试生产。按照设计，服务30201和30202两个工作面的首采面辅运顺槽，从掘进到30202工作面回采完毕，服务年限达6年左右。 1.2工作面来压情况：
30201工作面自2016年12月2日开始生产，至12月22日，工作面推进至48.8m时，工作面初次来压。
2017年1月2日，当工作面推进至78m时（机头81m、机尾74m），发生第一次周期来压，即第一次周期来压步距 30.8m，来压持续到92m左右。
2017年1月6日，当工作面推进至104m时，发生第二次周期来压，第二次周期来压步距为26m，来压持续到110m左右。
1.3外巷巷道受初次来压和周期来压显现情况
辅运巷：初次来压后矿压显现明显。来压前后对比如图
1、2所示
图1：辅运巷来压前
图2：辅运巷来压后
回风巷：2#回风巷推采到第一次见方后开始来压，显现剧烈。来压后帮、顶部如图
3、4所示：
图3：回风巷来压后帮部变形
图4：回风巷来压后底板变形
2.目前采取的注浆加固补强巷道情况
由于开采煤层上方赋存有特厚坚硬顶板，在工作面周期来压基本顶破断，以及上覆关键层破断时，会引起采场附近大的扰动。母矿开采的煤体本身比较坚硬，脆性较强，在围岩震动时极易破碎出现裂隙，引起巷道围岩的初次支护结构破坏，支护能力大大降低。特别是煤层顶板上部还赋存有大的含水层，比如辅运巷14#联巷冲刷段，巷道顶板出现淋水。不断加大的淋水量说明顶板的裂隙受淋水的冲刷越来越大，围岩的裂隙越来越多，也使一次支护的由锚网、锚索形成的支撑结构的整体性越来越差，锚索、锚杆的工作阻力大大降低。
为解决巷道受动载引起的支护能力大大降低的难题，保证辅运巷在要求的服务年限内有足够的断面满足安全生产需要，矿上联合有关合作方在井下实验了马丽散注浆加固补强巷道措施，取得了较好的效果
2.1采用中空锚注锚索对巷道围岩进行锚注补强加固的机理：
采用中空锚注锚索对巷道围岩进行锚注支护或补强加固，支护效果显著提高，其支护机理与树脂端锚锚索相比可通过以下三方面进行分析：
中空注浆锚索预紧后通过中空结构进行反向马丽散NS注浆，使浆液充满索体与钻孔孔壁之间的空隙，实现了由端锚变成全锚，浆液在注浆压力的作用下向巷道围岩内扩散。有以下三个作用： （1）提高了支护系统的刚度
当内部张力使围岩离层破坏时，全长锚固的锚索受力变形集中在与岩层出现变形破坏层位相对应的局部长度范围内，而端锚的锚索会在锚固端和预紧索具间的索体全长均匀变形，较全锚索变形量要大得多，因而，根据材料力学原理，对相同的岩层变形量，全长锚固所产生的支护载荷比端锚高得多。 （2）提高了围岩的抗剪切能力
巷道围岩在地应力的作用下发生破坏，往往沿层面或破裂面发生剪切错动，对锚杆/锚索产生剪切作用，全长锚固加强了围岩与锚杆、锚索的力学联系，提高了围岩的抗剪切能力。 （3）全长锚固安全可靠，不易卸载
端锚支护的主要作用点在两端，一端为树脂锚固段，一端为索具预紧段。其锚固强度受安装、搅拌、树脂强度等因素影响较大；当围岩矿压较大时，杆体、索体全长受拉/剪应力影响极易引起托盘孔口破裂、岩体被“压酥”而造成螺母脱丝或索具下滑、托盘处岩体破坏垮落，产生卸载，使锚杆、锚索的支护阻力降低，因而减小或失去对围岩的控制能力。而全长锚固支护时锚杆、锚索全长均与围岩锚固于一体，围岩应力主要作用于全长锚固段杆体或索体，其螺母或索具的受力较小，不易产生卸载，锚固可靠，同时通过注浆，使浆液包裹了杆（索）体，起到防腐作用。 2.2马丽散有机材料加固对围岩的作用 （1）充填裂隙和挤密围岩的作用
注浆浆液在泵压作用下，不但可以将相互连通的岩体裂隙充满，同时在压力的作用下还可将充填不到的节理、裂隙压缩，从而对岩体整体起封闭及挤密作用。进而使岩体的弹性模量提高，强度也相应提高。格里菲斯强度理论认为，介质内存在裂隙时，在承载时会在裂隙的端部形成拉应力集中，当拉应力达到岩体的抗拉强度时，岩体的裂缝会发展，直到岩体破裂，注浆加固后，浆液在较高的泵压作用下，将围岩内的裂隙充满固结，同时在固结过程中浆液将产生微膨胀，将对浆液无法充填的微小裂隙产生挤密作用，使裂隙端部的拉应力集中大大削减或消失，从而使巷道围岩的破坏机制发生变化，由原来的拉伸破坏转为压缩破坏。
（2）网络骨架作用
在注浆加固过程中，浆液在泵压及微裂隙的毛吸作用下通过挤压或渗透作用进入到岩体的裂隙中，待浆液固结后，以固体的形式充填在裂隙中并将破碎岩体固结，这些固化体在破碎岩体内形成了新的呈薄厚不一的片状或条状网络骨架结构，浆液结石体与破碎岩石构成两相复合体的骨架效应，从而使得破碎岩体重新成为具有较好的弹-粘性和粘结强度的均匀密实的岩体。
（3）提高了支护体的阻尼性，抗震性能大大提高
采用的马丽散注浆材料，凝固后和围岩形成的新的支护结构具有一定的弹性，提高了以较脆煤体为主的支护体的阻尼系数，在受到冲击震动时，支护体的抗震性能有很大提高。 2.3井下施工情况：
注浆锚索在30201工作面辅运巷15#联巷往北目前已施工500米，施工注浆锚索2100套，马丽散30吨。
对30201工作面辅运巷顶板下沉严重破碎段区域及淋水冲刷段进行顶板马丽散NS加固，目前已对30201工作面辅运巷30201工作面辅运巷14#联巷冲刷带、20#联巷顶板下沉严重段加固完成。加固马丽散NS40吨。 2.4现场效果：
综采工作面目前已回采至30201工作面辅运巷12联巷处，切顶线后至15#联巷处施工注浆锚索区域顶板来时后顶板未出现严重破碎，顶板下沉量较小。有效控制了顶板变形。在巷道淋水段注浆加固后，顶板不在出现淋水，巷道支护状况明显改善。
巷道变形监测数据
与没注浆加固巷道区段的变形对比 附注浆后的图片
3.存在的问题：
（1）由于注浆加固的巷道和一般围岩比较破碎时施工注浆加固的不同，围岩相对比较完整，母矿的煤体比较坚硬，裂隙不发育。因此要求注浆压力相对较高，对注浆材料的流动性、膨胀比、反应时间等性能参数都和马丽散的对破碎煤体加固而设计的性能参数有所不同。有必要针对本矿的情况对注浆材料的性能参数进行调整。
（2）目前注浆管的深度和封孔长度，特别是注浆锚索的封孔长度具有随意性。注浆加固的目的是提高围岩与支护材料形成的支护体机构的整体抗震性能，因此，注浆的时机（过早、过晚都不好），钻孔的布置，封孔管的深度都与普通的马丽散注浆不同，要根据具体矿井煤矿的情况具体设计，尽量使注浆材料均匀分布，最终形成弹性有机树形骨架结构提高围岩阻尼性的结果。
（3）目前对注浆压力没有量化研究，对注浆后形成的新的支护结构的厚度没有研究。 （4）对注浆孔的布置没有研究，出现了单个注浆孔注浆量相差太大的现象。也必定会出现新的支护体厚度不均匀的结果。
（5）基于本技术的目的是提高围岩与支护材料形成的支护体机构的整体抗震性能，因此要研究注浆材料和目前支护材料、支护工艺的优化配合。
（6）对注浆补强后支护体抵抗冲击振动的性能没有详细研究
4.建议：
为更好的掌握有机材料加固巷道的技术特点，提高巷道围岩在抗振动冲击情况下的支护特性，有效降低冲击地压对矿井安全生产的威胁程度，提高注浆加固材料的投入的科学性，建议联系科研院所，开展“巷道弹性有机物高压注浆加固抗冲击振动技术”课题研究。 拟研究的问题：
（1）目前巷道受采动影响的情况特别是围岩松动圈以及裂隙的发育情况；找到注浆加固的最合理时间段。
（2）对目前母矿的冲击地压显现数据进行分析，找到冲击时围岩的震动破坏频率区间。
（3）依据以上基础资料对注浆材料配方进行调整，以得到最好的提高围岩整体抗震性能的结果。
（4）实验室实验得出加注有机材料的合理比例。 （5）制定合理的注浆加固工艺 （6）优化注浆与支护技术参数。 （7）制定出合理的注浆钻孔布置方案
