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摘要：围岩采用壁后注浆加固措施，使浆液充填和胶结围岩内的裂隙，加固围岩，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，与围岩、架棚、喷浆支护共同形成有效承压组合拱，有效地提高了支护结构的承载能力，能够阻止和减缓巷道的变形破坏，延长巷道使用寿命。经14250下部底板巷现场试验，新连抽钻孔平均抽采浓度为75%左右，汇总管路抽采浓度维持在19%左右。极大提高了穿层钻孔封孔质量效果。
关键词：煤与瓦斯突出;穿层钻孔;抽放;封孔
由于底板岩巷受地应力及穿层钻孔施工影响，巷道围岩存在裂隙及破碎带，在施工穿层瓦斯治理钻孔时易出现卡钻，塌孔的现象，成孔率较低;在封孔过程中易出现碎岩堵塞钻孔等现象，封孔管难以下入孔底，需反复透孔;在抽采过程中造成抽采过程中负压不高，抽采浓度低。为提高钻机施工台效，提升封孔质量，提高抽采浓度，急需在底板巷采用壁后注浆工艺进行实验。
1 裂隙发育情况及对瓦斯抽放的影响
1.1 矿井穿层钻孔裂隙生成因素
煤体是一种双重空隙系统的有机岩，在漫长的演变生成过程中，由于生化作用和地质构造作用，其自身内部会形成一些孔隙。上述煤的孔隙包括外生孔隙和内生孔隙，影响着瓦斯运移机理，同时这些孔隙也影响着钻孔围岩裂隙的生成。根据煤岩体力学性质的研究可知，煤体在钻孔等外力作用下从初期形变到最终形成裂隙经历四个阶段，即压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。
煤体压密阶段的变形以非线性的压缩变形为主，当应力增加时，应变缓慢增大，从而形成凹形坡线。煤体压密阶段过后继续加载就到达弹性阶段，这时煤体变形出现，当应力大于屈服点时，进入塑性阶段，此时煤体出现结构面滑移变形。最终当应力到达极限强度时，煤体进入破坏阶段，这时不但有结构面滑移变形，还存在結构体转动变形，煤体结构破坏严重。钻孔周围煤体经过破坏阶段后进入残余塑性阶段，这几个阶段清晰地表明了钻孔裂隙生成的全过程。
对于抽采瓦斯钻孔周围围岩裂隙的发育也可用损伤-断裂力学理论知识进行研究，在瓦斯含量丰富的煤体中，游离态的瓦斯产生的是孔隙压力，而吸附态的瓦斯产生的是膨胀应力，再考虑地应力的作用可得出公式1，这就是决定裂隙生成的煤体内部性质。
有效应力= 地应力一 孔隙压力一 膨胀应力 （1）
此外，当单个钻孔不足以使围岩煤体所受有效应力达到屈服点或极限应力时，两个或多个钻孔应力的叠加可能使得某一区域围岩煤体受力之和超过极限应力，从而导致裂隙生成及发育扩展。
1.2 穿层钻孔裂隙窥探及特点分析
瓦斯抽采钻孔施工过程中，由于应力波的作用，钻孔围岩附近会形成密集的裂隙网络带。探究钻孔施工过程可以发现，钻孔周围围岩受力状态为反复加载和卸载的过程，即交变载荷的作用。这些交变载荷作用于符合非线性应力-应变的围岩煤体上使得钻孔周围出现永久性裂纹，此外钻孔围岩煤体本身具有弹性性能，作用在煤体上的有效地应力和钻进扰动冲击载荷以应力波的形式沿钻孔围岩煤体传播。在钻进应力波作用下，抽采钻孔孔壁产生强烈的震动破裂，当煤体裂纹尖端应力达到煤体的动态断裂应力时即发生断裂，形成宏观裂隙。
钻孔施工完毕初始，作用于钻孔处岩体上的应力消失，从而该部分垂直应力开始作用于钻孔附近的围岩上，这就是钻孔围岩处较高剪应力形成的原因，随着剪应力向钻孔围岩深部煤体转移，剪应力集中系数也逐步衰减，最终钻孔围岩煤体内形成破裂区、弹性变形区和原始应力区。在剪应力作用下钻孔围岩产生大量的次生裂隙，这些裂隙和煤层内原生孔隙贯通后形成孔裂隙网络。
1.3穿层钻孔裂隙发育对瓦斯抽放影响
研究钻孔裂隙的发育情况对指导裂隙封堵技术有着重要的意义，围岩裂隙的扩展与发育主要受到游离态和已解吸瓦斯的撕裂、膨胀和尖劈等作用。钻孔施工会扰动吸附态瓦斯进行解吸，这时，解吸的瓦斯会缓慢地促使围岩裂隙扩展。钻孔施工完毕进行瓦斯抽采时，煤层中瓦斯解吸量会随着抽采量的增加而增加，从而抽采负压不但提高了煤层的连通性，还形成了较大的瓦斯压力梯度，增大了钻孔围岩裂隙区域。上述抽采负压、解吸瓦斯及有关应力场共同作用，加剧并促使了孔裂隙的发育扩展，只有当抽采负压、解吸瓦斯及应力场的有效影响范围衰减到临界抗压强度后才停止裂隙扩展（3-4）。
由上述可以看出，抽采负压的增加是钻孔裂隙在抽采过程中不断发育扩展的重要因素，解吸瓦斯也在一定意义上促进了围岩裂隙的延伸扩展，因此随着抽采负压的增加，裂隙发育越快，抽放流量必将大幅度减少。对围岩裂隙发育扩展的研究也可得出矿井瓦斯抽采封孔技术，即将抽采钻孔围岩裂隙进行有效地封堵并抑制其发育是减少瓦斯从围岩处泄露，提高瓦斯抽放效果的最佳方法。
2 新安煤矿壁后注浆实施方案
2.1、注浆管设计参数
（1）注浆管
注浆管采用4分（6分）钢管制作，长度分为2m、4m两种。注浆管一端过公丝长度50mm，丝扣安装配套的截止阀，截止阀可在注浆后拆卸反复利用;另一端钻3组花眼，花眼呈“十字”交叉，每组花眼间距200mm。注浆管由抽探队负责加工。
（2）注浆孔钻具：钻眼采用锚杆钻，钻头选用十字型或一字型钻头，钻头直径Φ42mm。
2.2、壁后注浆工艺
（1）根据14250下部底板巷实际情况进行深浅孔复合注浆加固。巷道断面共布置5个注浆孔。其中，巷道两帮注浆孔垂直巷道中线，两肩注浆孔与上仰45°，拱顶部注浆孔垂直向上。浅孔深度3m，深孔深度5m，间距：1.5m，列间距2m，深浅孔按设计间排距交替布置。同时，注浆孔与抽采钻孔错开，列间距大于1m。浅孔注浆压力：对巷道顶部注水泥浆压力为 1.5～2MPa，帮部注水泥浆压力为 1～1.5MPa。深孔注浆压力：注水泥浆压力为 1.5～2MPa。
2.3、注浆工艺方案
施工工艺：施工准备→钻孔→安装注浆管→注浆→观察注浆情况→停止注浆→关闭注浆导管阀门→拆除注浆泵与注浆管路→清洗设备。
结束语
通过壁后注浆使浆液充填和胶结围岩内的裂隙，加固围岩，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，与围岩、喷浆支护共同形成有效承压组合拱，提高支护结构的承载能力，除能够阻止和减缓巷道的变形破坏，延长巷道使用寿命以外，还对围岩裂隙起到了很好的封堵作用，有效提高了钻孔瓦斯抽采效果，14250下部底板巷新连抽钻孔平均抽采浓度为75%左右，汇总管路抽采浓度维持在19%左右。
参考文献
[1]黄达，黄润秋，王家祥.开挖卸荷条件下大型地下铜室块体稳定性的对比分析[J].岩石力学与工程学报，2007，26（2）：4115-4122.
关键词：煤与瓦斯突出;穿层钻孔;抽放;封孔
由于底板岩巷受地应力及穿层钻孔施工影响，巷道围岩存在裂隙及破碎带，在施工穿层瓦斯治理钻孔时易出现卡钻，塌孔的现象，成孔率较低;在封孔过程中易出现碎岩堵塞钻孔等现象，封孔管难以下入孔底，需反复透孔;在抽采过程中造成抽采过程中负压不高，抽采浓度低。为提高钻机施工台效，提升封孔质量，提高抽采浓度，急需在底板巷采用壁后注浆工艺进行实验。
1 裂隙发育情况及对瓦斯抽放的影响
1.1 矿井穿层钻孔裂隙生成因素
煤体是一种双重空隙系统的有机岩，在漫长的演变生成过程中，由于生化作用和地质构造作用，其自身内部会形成一些孔隙。上述煤的孔隙包括外生孔隙和内生孔隙，影响着瓦斯运移机理，同时这些孔隙也影响着钻孔围岩裂隙的生成。根据煤岩体力学性质的研究可知，煤体在钻孔等外力作用下从初期形变到最终形成裂隙经历四个阶段，即压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。
煤体压密阶段的变形以非线性的压缩变形为主，当应力增加时，应变缓慢增大，从而形成凹形坡线。煤体压密阶段过后继续加载就到达弹性阶段，这时煤体变形出现，当应力大于屈服点时，进入塑性阶段，此时煤体出现结构面滑移变形。最终当应力到达极限强度时，煤体进入破坏阶段，这时不但有结构面滑移变形，还存在結构体转动变形，煤体结构破坏严重。钻孔周围煤体经过破坏阶段后进入残余塑性阶段，这几个阶段清晰地表明了钻孔裂隙生成的全过程。
对于抽采瓦斯钻孔周围围岩裂隙的发育也可用损伤-断裂力学理论知识进行研究，在瓦斯含量丰富的煤体中，游离态的瓦斯产生的是孔隙压力，而吸附态的瓦斯产生的是膨胀应力，再考虑地应力的作用可得出公式1，这就是决定裂隙生成的煤体内部性质。
有效应力= 地应力一 孔隙压力一 膨胀应力 （1）
此外，当单个钻孔不足以使围岩煤体所受有效应力达到屈服点或极限应力时，两个或多个钻孔应力的叠加可能使得某一区域围岩煤体受力之和超过极限应力，从而导致裂隙生成及发育扩展。
1.2 穿层钻孔裂隙窥探及特点分析
瓦斯抽采钻孔施工过程中，由于应力波的作用，钻孔围岩附近会形成密集的裂隙网络带。探究钻孔施工过程可以发现，钻孔周围围岩受力状态为反复加载和卸载的过程，即交变载荷的作用。这些交变载荷作用于符合非线性应力-应变的围岩煤体上使得钻孔周围出现永久性裂纹，此外钻孔围岩煤体本身具有弹性性能，作用在煤体上的有效地应力和钻进扰动冲击载荷以应力波的形式沿钻孔围岩煤体传播。在钻进应力波作用下，抽采钻孔孔壁产生强烈的震动破裂，当煤体裂纹尖端应力达到煤体的动态断裂应力时即发生断裂，形成宏观裂隙。
钻孔施工完毕初始，作用于钻孔处岩体上的应力消失，从而该部分垂直应力开始作用于钻孔附近的围岩上，这就是钻孔围岩处较高剪应力形成的原因，随着剪应力向钻孔围岩深部煤体转移，剪应力集中系数也逐步衰减，最终钻孔围岩煤体内形成破裂区、弹性变形区和原始应力区。在剪应力作用下钻孔围岩产生大量的次生裂隙，这些裂隙和煤层内原生孔隙贯通后形成孔裂隙网络。
1.3穿层钻孔裂隙发育对瓦斯抽放影响
研究钻孔裂隙的发育情况对指导裂隙封堵技术有着重要的意义，围岩裂隙的扩展与发育主要受到游离态和已解吸瓦斯的撕裂、膨胀和尖劈等作用。钻孔施工会扰动吸附态瓦斯进行解吸，这时，解吸的瓦斯会缓慢地促使围岩裂隙扩展。钻孔施工完毕进行瓦斯抽采时，煤层中瓦斯解吸量会随着抽采量的增加而增加，从而抽采负压不但提高了煤层的连通性，还形成了较大的瓦斯压力梯度，增大了钻孔围岩裂隙区域。上述抽采负压、解吸瓦斯及有关应力场共同作用，加剧并促使了孔裂隙的发育扩展，只有当抽采负压、解吸瓦斯及应力场的有效影响范围衰减到临界抗压强度后才停止裂隙扩展（3-4）。
由上述可以看出，抽采负压的增加是钻孔裂隙在抽采过程中不断发育扩展的重要因素，解吸瓦斯也在一定意义上促进了围岩裂隙的延伸扩展，因此随着抽采负压的增加，裂隙发育越快，抽放流量必将大幅度减少。对围岩裂隙发育扩展的研究也可得出矿井瓦斯抽采封孔技术，即将抽采钻孔围岩裂隙进行有效地封堵并抑制其发育是减少瓦斯从围岩处泄露，提高瓦斯抽放效果的最佳方法。
2 新安煤矿壁后注浆实施方案
2.1、注浆管设计参数
（1）注浆管
注浆管采用4分（6分）钢管制作，长度分为2m、4m两种。注浆管一端过公丝长度50mm，丝扣安装配套的截止阀，截止阀可在注浆后拆卸反复利用;另一端钻3组花眼，花眼呈“十字”交叉，每组花眼间距200mm。注浆管由抽探队负责加工。
（2）注浆孔钻具：钻眼采用锚杆钻，钻头选用十字型或一字型钻头，钻头直径Φ42mm。
2.2、壁后注浆工艺
（1）根据14250下部底板巷实际情况进行深浅孔复合注浆加固。巷道断面共布置5个注浆孔。其中，巷道两帮注浆孔垂直巷道中线，两肩注浆孔与上仰45°，拱顶部注浆孔垂直向上。浅孔深度3m，深孔深度5m，间距：1.5m，列间距2m，深浅孔按设计间排距交替布置。同时，注浆孔与抽采钻孔错开，列间距大于1m。浅孔注浆压力：对巷道顶部注水泥浆压力为 1.5～2MPa，帮部注水泥浆压力为 1～1.5MPa。深孔注浆压力：注水泥浆压力为 1.5～2MPa。
2.3、注浆工艺方案
施工工艺：施工准备→钻孔→安装注浆管→注浆→观察注浆情况→停止注浆→关闭注浆导管阀门→拆除注浆泵与注浆管路→清洗设备。
结束语
通过壁后注浆使浆液充填和胶结围岩内的裂隙，加固围岩，在巷道的外围形成完整的注浆帷幕，与围岩、喷浆支护共同形成有效承压组合拱，提高支护结构的承载能力，除能够阻止和减缓巷道的变形破坏，延长巷道使用寿命以外，还对围岩裂隙起到了很好的封堵作用，有效提高了钻孔瓦斯抽采效果，14250下部底板巷新连抽钻孔平均抽采浓度为75%左右，汇总管路抽采浓度维持在19%左右。
参考文献
[1]黄达，黄润秋，王家祥.开挖卸荷条件下大型地下铜室块体稳定性的对比分析[J].岩石力学与工程学报，2007，26（2）：4115-4122.