大斷面硐室錨注復(fù)合加固技術(shù)研究

陳興隆

摘 要：文章針對(duì)常村煤礦21區(qū)機(jī)尾硐室在回采動(dòng)壓的影響下，硐室變形嚴(yán)重，難以支護(hù)的難題，提出錨注復(fù)合加固技術(shù)，針對(duì)錨固加固的機(jī)理進(jìn)行了分析，對(duì)工程實(shí)踐中的各項(xiàng)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，通過(guò)對(duì)施工后的硐室斷面頂?shù)装逑鄬?duì)位移進(jìn)行觀測(cè)，可知錨注復(fù)合加固方式對(duì)硐室變形起到了良好的控制作用，支護(hù)效果較好。

關(guān)鍵詞：硐室；支護(hù)；錨注；加固；觀測(cè)

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）2-0174-02

1 工程概況

義煤集團(tuán)常村煤礦21區(qū)機(jī)尾硐室斷面為直墻半圓拱型，凈寬6.8 m，直墻高2.5 m，凈高為5.9 m。硐室圍巖主要為炭質(zhì)泥巖，硬度系數(shù)f為2～3，硐室投入使用后，由于硐室斷面大且圍巖塑性變形較大，在礦山壓力的影響下，硐室變形嚴(yán)重，極易發(fā)生片幫及局部冒頂現(xiàn)象，支護(hù)較為困難，時(shí)常需要擴(kuò)修，嚴(yán)重影響硐室的使用。因此，為了從根本上解決該問(wèn)題，保證21區(qū)機(jī)尾硐室在整個(gè)服務(wù)過(guò)程中的安全，從根本上改變復(fù)雜困難條件下大斷面永久巷道支護(hù)難題，提高巷道支護(hù)效果，在對(duì)硐室頂?shù)装鍘r性、力學(xué)參數(shù)及圍巖松動(dòng)圈的影響范圍進(jìn)行測(cè)試的基礎(chǔ)上，提出錨注復(fù)合加固技術(shù)。

2 加固機(jī)理分析

①錨網(wǎng)索注漿復(fù)合加固技術(shù)綜合了錨桿加固及注漿加固優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)錨噴技術(shù)相比，其漿液能夠充填至圍巖裂隙中，明顯改變巷道圍巖的力學(xué)性質(zhì)，使破碎圍巖膠結(jié)成一個(gè)整體，提高松動(dòng)圈范圍內(nèi)圍巖的強(qiáng)度及其穩(wěn)定性。

②由于在錨注加固體系中，通過(guò)注漿可以使錨桿桿體、鉆孔及圍巖巖體之間的空隙全部充填，提高了圍巖承載能力的同時(shí)，使錨桿形成的組合拱的強(qiáng)度提高，從而有效控制巷道變形，延長(zhǎng)巷道使用年限。

③從工程實(shí)踐可知，水對(duì)圍巖有軟化與腐蝕的作用，特別像炭質(zhì)泥巖這種軟巖，遇水極易膨脹，所以，注漿后，通過(guò)漿液充填圍巖裂隙，有效的阻斷流水通道，有效防止圍巖發(fā)生嚴(yán)重塑性變形。

3 錨注支護(hù)參數(shù)及工藝

結(jié)合常村煤礦21區(qū)機(jī)尾硐室的圍巖特性，經(jīng)方案對(duì)比分析，確定對(duì)硐室采用支護(hù)結(jié)構(gòu)型式為二次支護(hù)，先進(jìn)行錨網(wǎng)噴一次支護(hù)，二次支護(hù)為錨注，從而形成復(fù)合加固結(jié)構(gòu)。

3.1 主要支護(hù)參數(shù)

支護(hù)所用的材料主要包括：高強(qiáng)錨桿、內(nèi)注漿錨桿、鋼絲繩、樹脂錨固劑、空心快硬水泥藥卷、水泥、噴射用混凝土等。

①高強(qiáng)錨桿：長(zhǎng)度2 250 mm，間排距700×700 mm；2層高強(qiáng)錨桿：長(zhǎng)度2 600 mm，間排距700×700 mm。

②頂幫注漿錨桿：頂、幫的注漿錨桿規(guī)格為Φ20×2 000 mm，采用1/2"黑鐵管制作，壁厚4 mm，桿體上順序鉆有Φ6 mm注漿孔，封孔采用快硬水泥藥卷。巷道全斷面布置注漿錨桿，間排距1 500×1 500 mm。

③底角注漿錨桿：底角注漿錨桿規(guī)格同頂部錨桿，排距1 500 mm，距離底板高不超過(guò)100 mm，下扎角度30?～45?。

④噴射混凝土：初噴層厚度70～80 mm，復(fù)噴層厚度50～70 mm，配合比為水泥：黃砂：片石1：2：1.5。

3.2 注漿參數(shù)

3.2.1 注漿材料

注漿材料的科學(xué)選擇是注漿技術(shù)中不可分割的部分，漿液的可注性及其凝結(jié)后的力學(xué)性能，是決定注漿效果的關(guān)鍵因素。在實(shí)踐中，通常采用普通硅酸鹽水泥加水玻璃漿液。水泥選用425或525#的普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度應(yīng)為45 Be、用量為水泥重量的3%～5%。漿液的水灰比一般為0.7：1～1：1。詳細(xì)漿液配比如表1所示。

3.2.2 注漿量

由于圍巖在巖性，松動(dòng)圈范圍等方面存在差異，所以，圍巖在吸漿量上存在較大的差別。在注漿過(guò)程中，為保證合理的單孔注漿量，根據(jù)近幾年注漿實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在常村煤礦受動(dòng)壓影響的巷道中注漿，實(shí)際注入量以每孔取3～5袋水泥（每袋水泥50 kg）的水泥漿液為宜。注漿壓力應(yīng)以1.5～2.5 MPa為準(zhǔn)，最大注漿壓力可為3 MPa（主要考慮底角注漿錨桿），單孔注漿時(shí)間取20～30 min為宜（注漿施工工藝流程如圖1所示）。

4 礦壓觀測(cè)分析

為檢驗(yàn)硐室采取錨注復(fù)合加固后的效果，對(duì)硐室斷面頂?shù)装逑鄬?duì)位移觀測(cè)，在觀測(cè)前，采用采用雙“十字交叉”布置測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)結(jié)果見圖2所示，由結(jié)果可知：巷道斷面相對(duì)位移主要發(fā)生在施工完成后1～15 d之內(nèi)，巷道頂?shù)紫鄬?duì)位移最大為82 mm，兩幫最大相對(duì)位移為89 mm，18 d以后逐漸趨于穩(wěn)定，表明錨注復(fù)合加固方式對(duì)硐室變形起到了良好的控制作用，支護(hù)效果較好。

5 結(jié) 論

①?gòu)膶?duì)硐室進(jìn)行錨注加固后的效果可知，錨注復(fù)合加固技術(shù)提高了圍巖承載能力，使錨桿形成的組合拱的強(qiáng)度提高，有效控制巷道變形，延長(zhǎng)了硐室的使用年限。

②針對(duì)軟巖大斷面硐室采用錨注復(fù)合支護(hù)形式，錨桿在對(duì)圍巖起到錨固作用的同時(shí)，兼作注漿管，對(duì)圍巖進(jìn)行注漿，提高松動(dòng)圈范圍內(nèi)圍巖的強(qiáng)度及其穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 畢善軍，譚小寧.大斷面硐室錨注修復(fù)加固技術(shù)[J].礦山壓力與頂板管理，2005，（4）.