注漿錨索在深井巷道支護中的應用

阮慶勝

（中煤第五建設有限公司第三十一工程處，河北 邯鄲056003）

1 工程概況

某礦井，井田面積144.89km2，設計生產能力為3.0Mt/a，服務年限60年。礦井采用立井開拓，主、副、風井筒均布置在同一工業(yè)廣場內,井口設計標高+45.000m，1301綜放工作面是該礦井的第一個工作面，該工作面寬度150m，推進長度931m，煤厚3.60～5.74m，平均4.67m，該工作面煤層底板標高為-880～-940m，實際煤層埋藏深度為900～980m。

2 注漿錨索支護

注漿錨索支護在大斷面硐室、交岔點、斷層破碎帶、巷道應力集中區(qū)以及受動壓影響嚴重的巷道均有應用。

2.1 錨索

該錨索為中空注漿錨索，采用螺旋預應力鋼絲加工的內有注漿管（塑料管）的螺紋緊固錨索，錨索公稱直徑22mm，長度6m，破斷力420KN，安裝孔徑28mm。錨索間排距2400×1600mm，錨索孔深度5700mm，錨索外露長度不超過300mm，采用MSCK2340型及MSK2340型錨固劑各1支進行錨固，托盤采用20×220×220mm鋼板制作。

2.2 注漿材料

注漿用的水泥漿采用普通525#硅酸鹽水泥，水灰比1：2，注漿時添加ACZ-1型水泥注漿添加劑，封孔采用橡膠塞。主要技術指標：①膨脹率 0.5～0.8%；②1d 抗壓強度：25MPa，28d 強度 72MPa；③ACZ-1型水泥注漿添加劑添加量為水泥量的8%；④添加劑對鋼筋無銹蝕，無毒害成分，對環(huán)境無污染。

2.3 主要設備

①MQT-130型錨桿鉆機，用于打頂部錨索孔及安裝錨索。

②鉆頭：金剛石鉆頭。

③注漿泵：采用MG-150型風動注漿泵，主要技術參數(shù)如下：

氣源壓力：0.5～0.63MPa；氣缸直徑 Φ150mm；

輸出壓力輸出壓力：7MPa；出漿量：60L/m；

耗氣量：50m3/h；重量：17.1kg

④水泥漿攪拌機采用風動攪拌設備。

3 參數(shù)確定

3.1 巷道頂部支護

錨桿規(guī)格：采用Φ22讓壓錨桿，錨桿長度2400 mm，尾端配套高強度托盤、M22螺母。

錨桿錨固方式：樹脂藥卷加長錨固，錨桿孔直徑30mm，錨固長度950mm，采用一支為K2335和一支Z2360錨固劑端頭錨固，每排拱頂部布置5根。

托板：采用150×150×10 mm高強度托板。

錨桿布置：矩形布置，錨桿間排距均為800mm。錨桿與巷道輪廓線垂直布置。

金屬網：采用10#鐵絲編織、網孔50×50mm、菱形金屬網，網片尺寸為900×2600mm，用鐵絲雙排扣連接牢固，連接點間距不大于200mm。

鳥窩錨索：規(guī)格Φ17.8×7300mm，采用一支 K2335和兩支 Z2360樹脂藥卷端頭錨固，錨索間排距為1200×1600mm，外露≤250mm，錨索必須垂直巷道頂板，錨索錨固力必須達到200kN以上，托板為300×300mm的蝶形托板。

3.2 巷道幫部支護

錨桿規(guī)格：采用Φ22讓壓錨桿，錨桿長度2400mm，尾端配套高強度托盤、M22螺母。

錨固方式：樹脂藥卷加長錨固，錨桿孔直徑30mm，錨固長度950mm，采用一支為K2335和一支Z2360錨固劑端頭錨固，每排兩幫部各布置3根。

托板：采用150×150×10mm高強度托板。

錨桿布置：矩形布置，錨桿間排距均為800mm。錨桿與巷幫垂直布置。

金屬網：采用10#鐵絲編織、網孔50×50mm、菱形金屬網，網片尺寸為900×2600mm，用鐵絲雙排扣連接牢固，連接點間距不大于200mm。

鳥窩錨索：規(guī)格Φ17.8×4300mm，采用一支K2335和兩支 Z2360樹脂藥卷端頭錨固，錨索間排距為1200×1600mm，外露≤250mm，錨索必須垂直巷道頂板，錨索錨固力必須達到200kN以上，托板為300×300mm的蝶形托板。

4 注漿加固方案及工藝設計

4.1 注漿加固材料

選用物理方法，材料是水泥+水+水玻璃。 配比1：1～0.8：2～3%。

4.2 注漿加固工藝

①注漿系統(tǒng)選擇：考慮井下施工條件限制，選擇雙液注漿系統(tǒng)；

②注漿時機的選擇：及時注漿能使圍巖保持較高的承載能力，有效約束圍巖變形。根據巷道的變形一般規(guī)律，掘后2-3天內其變形量為5～15mm，此時注漿其后續(xù)變形將由于圍巖被加固而受到有效控制，故注漿越及時，控制效果越好，從注漿作業(yè)方便和盡量發(fā)揮注漿加固的作用出發(fā)，確定工業(yè)性試驗中的注漿加固在巷道施工前進行對圍巖注漿，后每施工一遍及時對巷道進行注漿加固；

③注漿孔深度。由于注漿對裂隙寬度有-定的要求，而圍巖裂隙寬度由外往里逐漸變小，一般地注漿孔深度應小于裂隙發(fā)育圍巖深度，因此，根據裂隙發(fā)育的經驗公式計算出注漿孔深度4m；

④注漿孔布置：已巷道輪廓線布置，排距1.0m，間距1.0m；

⑤注漿壓力。注漿終壓控制在l～3MPa之間。注滿后，漿液停止不動，保持終壓不變，維持l～3min，以保證注漿充填程度和密實性。

5 使用效果與發(fā)展方向

（1）通過對巷道注漿加固，使巷道周圍的圍巖有效的結合為一個整體，有效地提高了巷道整體的支護強度。

（2）通過對巷道注漿加固:①提高了施工中的安全系數(shù)；②提高了巖體承載強度，實現(xiàn)了利用圍巖本身作為支護結構的一部分；③提高了施工速度和勞動效率；④降低了施工中的安全隱患；⑤錨網噴注耦合支護后由于漿液和圍巖的相互作用還在繼續(xù)，漿液還沒有完全發(fā)揮其充分作用。一開始圍巖也有少量變形但很快趨與平衡，此時的頂?shù)装逦灰魄€近于一條直線，說明巷道圍巖基本穩(wěn)定，圍巖變形量不會隨時間繼續(xù)變大，圍巖穩(wěn)定性明顯增強，5周內有小的變形，幫壁內移量只有6mm左右，5周后，巷道圍巖不發(fā)生位移，這顯示出水泥漿的固化作用。

（3）與錨噴支護相比，由于錨網噴注耦合支護時注漿既加固了圍巖，又給錨桿提供了可靠的著力基礎，使圍巖強度和承載能力得到顯著提高，巷道變形量明顯降低，是一種非常好的主動支護形式，可以較好地解決深部軟巖巷道的支護問題。

（4）將錨網噴注耦合支護技術應用于高應力軟巖巷道，為解決類似條件下巷道支護問題提供先進技術。

（5）根據以前的注漿經驗，個別區(qū)域由于軟巖孔隙少，泥質成分高等原因，注漿困難，注漿量小，在今后的工作中應研究不同類別軟巖炮后最佳注漿時間，還要研究增加孔隙度的管路壓裂技術可否應用加固軟巖的注漿工藝上，以進一步提高圍巖強度。

6 結語

采用注漿錨索加固頂板首次在本礦井應用并獲得了成功，表明大采深巷道特殊地段采用注漿加固是完全可行的。這是一種適用大跨度硐室、斷層破碎帶、大斷面交岔點、巷道應力集中區(qū)以及受動壓影響嚴重的巷道的有效加固方式，為煤礦井下巷道特殊地段的加固、維修提供了一條新的有效途徑。

［1］王騰江.復合頂板錨桿支護方法研究[J].中州煤炭，2006（6）.

［2］楊雙鎖，康立勛.煤礦巷道錨桿支護研究的總結與展望[J].太原理工大學學報，2002（4）．