注漿與錨索復(fù)合加固在軟巖支護(hù)中的應(yīng)用

李書(shū)勇

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)碾溝公司，山西 陽(yáng)泉048205）

1 概述

陽(yáng)煤集團(tuán)平舒公司井底人車(chē)場(chǎng)布置在81＃煤層中，底板依次為砂質(zhì)泥巖、82＃煤、灰色細(xì)砂巖、灰色砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖，其中81＃煤及82＃煤之間砂質(zhì)泥巖的厚度僅為1.6m。原車(chē)場(chǎng)為采取錨網(wǎng)（索）支護(hù)的斷面積為16.8m2矩形斷面巷道，由于礦井產(chǎn)量增加，不能滿足運(yùn)送下井人員的需要，所以，將巷道擴(kuò)刷為斷面積19.6m2的直墻半圓拱巷道，支護(hù)形式加強(qiáng)為錨索＋U29型棚＋水泥背板＋反底拱梁的復(fù)合支護(hù)。由于礦井81101工作面停采線距井底人車(chē)場(chǎng)僅45m，車(chē)場(chǎng)受采動(dòng)影響，改變支護(hù)形式一個(gè)多月后U型底拱彎起，底板鼓起200mm，現(xiàn)有車(chē)場(chǎng)支護(hù)強(qiáng)度不能滿足安全及生產(chǎn)使用要求，決定對(duì)破壞巷道采用注漿與錨索支護(hù)的復(fù)合支護(hù)形式。

2 化學(xué)注漿加固技術(shù)分析

2.1 加固原理及注漿材料

軟巖利用化學(xué)注漿加固的主要原理是隨著化學(xué)漿液的注入，待其充分充填圍巖裂隙凝固后，可以提高圍巖的強(qiáng)度和承載能力，對(duì)巷道松軟破碎圍巖起到有效的固結(jié)作用，控制圍巖變形，且注漿后對(duì)錨索進(jìn)行封閉也防止了空氣中水份對(duì)鋼絞線的銹蝕。

本次注漿加固選取的材料是水泥漿及有機(jī)注漿材料，有機(jī)注漿材料是廣泛應(yīng)用于煤礦松軟破碎煤巖體注漿加固工程的波雷因漿液，波雷因漿液是由A、B兩種組份組成的高分子聚合物，在泵壓的作用下以1∶1的體積比注入煤巖體裂隙中，經(jīng)充分混合便發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成對(duì)煤巖體具有較高粘結(jié)性的有機(jī)彈性體，可以改善松軟破碎煤巖體的物理力學(xué)性能，有機(jī)彈性體與煤巖體均有較高的粘合力，顯著提高圍巖的整體強(qiáng)度。

2.2 化學(xué)注漿加固設(shè)備

化學(xué)注漿設(shè)備采用由河北同成公司研究成功的專(zhuān)利產(chǎn)品ZBQ－5／12型氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵，配套設(shè)備的進(jìn)風(fēng)管路為Φ25mm高壓風(fēng)管，其中20m長(zhǎng)的進(jìn)風(fēng)管路一根，10m、5m、2m長(zhǎng)的進(jìn)風(fēng)管路各若干根，進(jìn)風(fēng)管路總長(zhǎng)40m，高壓風(fēng)管的出漿規(guī)格為Φ10mm，注漿時(shí)從水管上接出Φ10mm供水管，連接好閥門(mén)，保證供風(fēng)量不低于3m3／min，供風(fēng)壓力不低于0.5MPa。

3 底板錨索設(shè)計(jì)及施工

由于人車(chē)場(chǎng)圍巖松軟破碎，底鼓問(wèn)題難以控制，本次采用的底板錨索為全長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力底板錨索，實(shí)現(xiàn)底板錨索對(duì)底板巖層的主動(dòng)支護(hù)。

3.1 底板錨索參數(shù)

（1）錨索規(guī)格：組合錨索由3根 Φ17.8mm×12500 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線組成，配合礦用11＃工字鋼焊做4 m長(zhǎng)底梁和1.5m的底梁，托盤(pán)規(guī)格為三孔400mm×400 mm×16mm和200mm×200mm×12mm托盤(pán)，錨索結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 錨索結(jié)構(gòu)示意

（2）底板錨索布置：人車(chē)場(chǎng)140m段由外向里共布置47排，排距3m，兩邊2根向幫方向傾斜15°，共141組底板錨索，五花眼布置（見(jiàn)圖2、圖3）；車(chē)場(chǎng)繞道（凈寬3200 mm）50m，采用每隔3m在巷道正中布置一組底板錨索，計(jì)16組底板錨索，工程量共計(jì)190m，共計(jì)施工157組底板錨索。

（3）孔徑采用Φ80mm鉆頭鉆孔，孔深12.0m。

圖2 巷道底板組合錨索布置斷面

圖3 巷道底板組合錨索布置平面圖（單位／mm）

3.2 底板預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力注漿錨索施工工藝包括注漿施工與錨索施工兩部分。

（1）底板錨索孔施工：施工采用DZQ－100型底板錨索鉆機(jī)。選好孔位固定好鉆機(jī)，連接好風(fēng)水管路，按照設(shè)計(jì)要求施工錨索孔，鉆機(jī)選用風(fēng)動(dòng)底板錨索專(zhuān)用鉆機(jī)，配用Φ80 mm沖擊鉆頭，直接打到設(shè)計(jì)深度，如發(fā)現(xiàn)塌孔或不成孔，下1根4分注漿管，進(jìn)行預(yù)注漿，然后再打直至成孔。

（2）錨索安裝：將錨索推送入孔直至孔底，后灌入水泥漿（漿液水灰比為0.6∶1左右）30L。深部注漿管進(jìn)入孔內(nèi)2～4m，深部注漿完成后，7天后臥底，鋪設(shè)金屬網(wǎng)和工字鋼梁，安裝托盤(pán)，進(jìn)行張拉，要求單根拉力120kN。底板錨索施工完畢混凝土硬化后，再對(duì)底板錨索的6m深處進(jìn)行注漿，注漿壓力6～8MPa。

（3）深孔高壓注漿：采用風(fēng)動(dòng)注漿泵，按設(shè)計(jì)水泥漿比例進(jìn)行注漿，注漿時(shí)要嚴(yán)密注意底鼓及跑露漿情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)處理。

（4）錨索張拉：安裝托盤(pán)索具，將3根錨索逐根進(jìn)行張拉，指示表顯示壓力達(dá)到30MPa（120kN）時(shí)停止張拉，卸下千斤頂，換用液壓剪切斷多余的鋼絞線。

3.3 施工工序

施工底板淺孔注漿孔——淺孔注漿——施工錨索孔——編 制 錨 索——下 錨 索 及 灌 漿——下 注 漿 管 封孔——深孔注漿——鋪網(wǎng)——下底拱梁——上大、小托盤(pán)張拉——澆筑混凝土——打淺部注漿孔——淺孔注漿。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)人車(chē)場(chǎng)進(jìn)行注漿加固補(bǔ)強(qiáng)與錨索支護(hù)的復(fù)合支護(hù)后，提高了圍巖整體強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的使用，人車(chē)場(chǎng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)底鼓或變形等問(wèn)題，人車(chē)場(chǎng)運(yùn)輸系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)，能夠滿足使用要求，同時(shí)減少起底工作量，避免了巷道頻繁起底存在的安全隱患，為礦井同類(lèi)條件下的開(kāi)拓大巷支護(hù)提供了技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。