注浆加固破碎煤岩体技术

近年来，随着大采高综采工艺的推广和矿井开采深度的增加，软岩和破碎围岩中大断面巷道和硐室掘进加剧了冒顶和坍塌事故的发生，成为困扰煤矿安全生产的突出问题。

目前钻孔注浆加固破碎煤岩体技术已广泛应用于煤矿中，是防治煤岩体垮落事故的有效措施。强度特征是衡量煤岩体抵抗破坏的最重要的指标。注浆材料凝固后能大大提高煤岩体强度，因此在注浆加固技术中注浆材料的选择是注浆成功的关键。

从煤岩体破坏机制和力学原理分析，加固材料对破碎煤岩体的作用机理可归纳为网络骨架作用、黏结补强作用、充填压密作用和转变破坏机制作用。

（1）网络骨架作用。在加固施工过程中，浆液在泵压、自身膨胀压力以及微裂隙虹吸作用下，挤压或渗透到煤岩体的大小裂隙中，反应固结后，在煤岩体内形成新的网络骨架结构。

（2）黏结补强作用。化学材料注入煤岩体裂隙中，对裂隙面有很高的黏结力。煤体裂隙弱面上的黏聚力和抗拉强度几乎为0，经加固后，煤岩体的整体黏聚力和抗拉、抗剪强度大大提高。

（3）充填压密作用。注浆材料在泵压和自身反应形成的膨胀压力的作用下，不但可以将互相连通的煤岩体裂隙充满，同时，在压力的作用下还可将一些充填不到的封闭裂隙和孔隙压缩，从而对煤岩体整体起到充填压密作用，使破碎煤岩体的弹性模量提高，强度也相应提高。

（4）转变破坏机制作用。由断裂力学理论可知，连续介质内有裂隙时，在承载过程中会形成高度的应力集中，而最大的应力集中在裂隙的端部。经过加固后，裂隙内充满加固材料且有一定的膨胀压力，加上材料对裂隙面的黏结作用，会使裂隙端部的应力集中被大大削弱或消失，从而使煤体的破坏机制发生转变。另外，在煤壁和回采巷道附近的破碎岩体处于二向应力状态（裂隙面法向应力为），而当裂隙内充满加固材料后，将变为三向应力状态。因此，注浆加固也起到了转变破坏机制和增强煤体强度的作用。

徐州吉安研发的炼石无机煤岩体加固材料（KWJ-I）能够全面充填加固破碎煤、岩体，最终生成能够与煤（岩）体形成密实的固结体。对山体、隧道、砖墙、混凝土以及矿山煤、岩石的裂隙进行充填加固，尤其是在过断层时，也可用于不流动的砂石和其他无承载力的地面等。

材料由A料、B料两种组份分别按一定的比例与水混合，经矿用注浆系统输送，通过成胶装置混合形成无机凝胶材料。该材料初始粘度低，被灌入破碎煤岩体后，具有良好的扩散、渗透性能，最终能够与煤体形成密实的固结体，能够有效地加固煤岩体，并提升其力学强度，保障矿井的安全生产。

参考文献：

[1]张淑同.破碎煤岩体注浆加固材料的选择研究![J].矿业安全与环保,2012,39(4):52-54.