深部高應(yīng)力軟巖巷道底板錨注加固技術(shù)應(yīng)用

周 萌，鄭義勇

（淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦， 安徽 淮南232131）

1 工程概況

顧橋煤礦南二11－2膠帶機(jī)大巷掘進(jìn)期間地層巖性主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、局部呈碎塊狀，裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差。巷道頂板與上覆11－2煤層底板法距為15.0～40.8m，數(shù)值南高北低，在FS69～FS89斷層之間巷頂與11－2煤層底板法距僅有15.0 m；巷道底板與下伏8煤層頂板法距：30.0～48.5m。

巷道因地壓作用，底板變形嚴(yán)重，已無(wú)法保證安全使用，為了減少?lài)鷰r應(yīng)力對(duì)巷道的破壞，保證巷道的正常運(yùn)輸作用，巷道進(jìn)行了圍巖注漿加固和底板錨注加固。

2 底板錨注加固技術(shù)

2.1 理論基礎(chǔ)

因?yàn)橄锏绹鷰r是地應(yīng)力的主要承載體。錨注加固技術(shù)就是利用在巷道周?chē)簬r體內(nèi)安裝的錨桿（錨索），通過(guò)注入的漿液使之與巷道周?chē)簬r體膠結(jié)成一個(gè)整體，增加巷道周?chē)簬r體抗擠壓能力，從而達(dá)到減弱或阻止巷道周邊圍巖松動(dòng)的目的。其中，錨桿（錨索）的作用是給巷道周邊圍巖（煤巖體）增加一根縱筋。利用錨桿（錨索）將適當(dāng)深度的圍巖建立起一定厚度的承載圈，承載深部圍巖的壓力，因此，錨桿（錨索）支護(hù)起到使圍巖和支架完全結(jié)合在一起的作用。注漿的作用是通過(guò)對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿，利用漿液膠結(jié)破碎松散巖層，充填松散圍巖和空曠處，在其外圍形成完整的注漿帷幕帶和錨桿（錨索）一起共同承載礦山壓力，不但可以阻止巷道因受力造成的巷道變形，而且還能將瓦斯、水隔離，消除瓦斯、水患。

2.2 施工方案及具體要求

對(duì)巷道底板進(jìn)行臥底，采用YD－28風(fēng)錘、配D42“一”字型鉆頭施工淺孔，施工深孔采用 MQT－120／2.5風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，孔徑Φ75mm，孔深7.0m；注入錨索（Φ22mm×6 300mm）和錨注管，其規(guī)格為：Φ26.75mm×3.25mm×2m。錨注管為花管如圖1所示。然后進(jìn)行注漿，漲拉錨索并加固。

圖1 注漿管示意圖

2.3 施工順序和方法

臥底。巷道底板臥底深度比巷道設(shè)計(jì)底板低30mm。

底板淺孔注漿。淺孔鉆眼深2m，采用Φ26.75mm×3.25mm×1 500mm注漿管。鉆眼形成后用壓風(fēng)管吹凈孔內(nèi)浮渣，及時(shí)安裝錨注管，使用Z2850錨固劑封孔固定錨注管，封孔固定段長(zhǎng)200mm，錨注管外露底板50mm，淺孔注漿滯后淺孔鉆眼30m進(jìn)行施工（淺孔鉆眼施工30m后，淺孔注漿與淺孔鉆眼同時(shí)進(jìn)行）。注漿壓力2～3MPa，穩(wěn)壓時(shí)間3～5min，為防止錨注管掉入孔內(nèi)在絲口下300～500mm段用棉紗包裹錨注管緩慢放入孔內(nèi)。

為防止施工底板錨索深孔時(shí)，底板發(fā)生塌孔現(xiàn)象，淺孔注漿時(shí)使?jié){液溢出底板20～30mm，然后停注繼續(xù)注下一個(gè)淺孔。

深孔鉆眼滯后淺孔注漿30m施工，采用MQT－120／2.5鉆機(jī)施工底板錨索深孔。深孔深為7.0m，深孔直徑Φ75mm；淺、深孔每排均3個(gè)眼孔，淺、深孔間排距均為1 700mm×2 100mm。淺、深孔均按垂直底板90°布置。淺、深孔插花布置，淺、深孔排距為0.3m。

安裝錨索和注漿管。錨索規(guī)格：Φ22mm×6 300mm，注漿管規(guī)格：Φ16mm注漿管，長(zhǎng)2 000mm，注漿管孔口加絲外露砼地平50 mm。錨索和注漿管安裝順序：先安裝錨索，后安裝注漿管（為防止注漿管掉入孔內(nèi)，先用棉紗在注漿管外段300～500mm位置包裹注漿管，然后再將注漿管放入孔內(nèi)）。

封孔。封孔段長(zhǎng)度為200mm，里段采用樹(shù)脂錨固劑封孔，為防止?jié){液從孔口外漏，孔口表面外段用水泥封孔密實(shí)。

深孔注漿。注漿壓力為3～4MPa，注漿液為單液漿，水灰比為1∶1。

待深孔注漿施工30～50m之后，開(kāi)始挖錨索溝槽，其走向垂直巷中線，長(zhǎng)度以巷中線均分。溝槽規(guī)格為：長(zhǎng)×寬×深＝3.5m×0.4m×0.3m（挖溝槽時(shí)，每排錨索要處于溝槽走向的中間位置）。每排溝槽使用2根29U型鋼底梁配合3根錨索，鋼底梁中間孔壓茬布置。然后上鎖具將鋼底梁與錨索結(jié)合成一個(gè)整體。用錨索張拉儀對(duì)錨索進(jìn)行漲拉，張拉力不小于100kN。

用液壓剪將個(gè)別外露過(guò)長(zhǎng)錨索剪掉，然后填平底板。

2.4 施工技術(shù)參數(shù)

淺、深孔每排均3個(gè)眼孔，淺、深孔間排距均為1 700mm×2 100mm。淺、深孔均按垂直底板90°布置。淺、深孔插花布置，淺、深孔排距為0.3m。每排眼孔的方向均與巷道方向相垂直。

淺孔深度為2 000mm，使用注漿管規(guī)格為Φ26.75mm×3.25mm×1 500mm。

深孔深度為7 000mm，使用注漿管規(guī)格為Φ26.75mm×3.25mm×2 000mm。

深孔錨索規(guī)格為Φ22mm×6 300mm。錨索繩外露長(zhǎng)度為150～250mm，不得高出巷道底板。

注漿參數(shù)。注漿孔按鉆孔布置方式布置；注漿壓力2.0～3.0MPa；嚴(yán)格按水灰比配制漿液；施工中需暫停注漿時(shí)，必須向孔內(nèi)壓注清水，確保注漿管暢通。如圖2所示。

圖2 淺孔錨桿、深孔錨索注漿鉆孔布置示意圖

3 施工步驟

施工前，應(yīng)仔細(xì)檢查氣、水（需水除塵時(shí)）管路是否連接的牢固，由其是風(fēng)水管的接頭與風(fēng)水管聯(lián)接必須牢固，以防脫落傷人。各聯(lián)接處均不準(zhǔn)有漏氣漏水現(xiàn)象。檢查各部分的螺絲、螺帽、接頭等處是否擰緊，各種定位是否牢固可靠；

接進(jìn)氣、進(jìn)水接頭時(shí)，所有操作閥必須處于關(guān)閉位置；

施工時(shí)要注意觀察 MQT－120／2.5鉆機(jī)油霧器的工作情況，檢查風(fēng)馬達(dá)、沖擊器的潤(rùn)滑情況；

開(kāi)眼時(shí)，轉(zhuǎn)速不能過(guò)快，鉆孔到位后，要調(diào)小氣壓，使鉆機(jī)和鉆桿平穩(wěn)退出；

注漿中隨時(shí)觀察設(shè)備、壓力表、巷道情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即停機(jī)，待卸壓后處理；

施工中人員不得正對(duì)注漿管口，應(yīng)站在側(cè)面操作；

注漿泵應(yīng)盡量水平放置，并將其固定在適當(dāng)位置。吸排管路及漿筒的布置要合理，應(yīng)避免管路扭曲、交叉等。吸漿籠頭至注漿缸的垂直距離（及吸程）不超過(guò)1m，注漿孔至注漿缸中心的垂直距離不超過(guò)50m，吸漿管長(zhǎng)度不超過(guò)5m，排漿管長(zhǎng)度不超過(guò)100m；

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)壓力注漿，嚴(yán)禁超壓注漿；

注漿期間要確保壓力表的完好，同時(shí)施工時(shí)要保護(hù)好壓力表，嚴(yán)禁無(wú)壓力表注漿。

4 技術(shù)效果分析

4.1 施工進(jìn)度

對(duì)施工深孔用的 MQT－120／2.5風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，地錨施工從3根／小班提高至9根／小班，即每小班可鉆進(jìn)63 m，極大提高了鉆機(jī)臺(tái)效。

4.2 施工安全

通過(guò)底板巖層注入漿液，漿液將滲入巖層破碎面，漿液凝固后可以將已破碎巖層重新粘結(jié)起來(lái)，只承受來(lái)自?xún)蓭偷钠叫袑永淼膲毫?，增大了巖體的內(nèi)聚力和摩擦力，從而提高其抗變形能力。通過(guò)29U型鋼底梁配合錨索加固底板，有效提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，保證巷道的穩(wěn)定和礦井正常生產(chǎn)。

4.3 巷道穩(wěn)定性

通過(guò)一年的跟蹤觀測(cè)，南二11－2膠帶機(jī)大巷進(jìn)行底板錨注加固后，無(wú)明顯底鼓量。巷道原始應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞，產(chǎn)生大的塑性變形后，如采用剛度很大的支護(hù)來(lái)承受很大的變形地壓，單純注水泥漿，后期反而遭到更大破壞，造成很高的反修率。為了防止底鼓，必須采用柔性支護(hù)與剛性支護(hù)相結(jié)合支護(hù)形式，才能創(chuàng)造更好的效果。

底板注漿和打錨索措施是一種新巷道底板的加固技術(shù)，該技術(shù)能及時(shí)地改善圍巖的松散結(jié)構(gòu)，提高了巖體的整體強(qiáng)度，技術(shù)上可行，安全上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，其實(shí)施為我國(guó)深部高應(yīng)力軟巖巷道底板治理提供了一條行之有效的技術(shù)途徑。

［1］林登閣，韓立軍.巷道底臌機(jī)理及防治研究［J］.建井技術(shù)，1997，（6）：23－27.

［2］姜耀東.軟巖巷道底鼓機(jī)理及其控制措施的研究 ［M］.北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，1993.

［3］康紅件.軟巖巷道底鼓機(jī)理及防治［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.