高強錨注技術(shù)在巷道圍巖控制中的應(yīng)用

周鵬飛

（晉能控股煤業(yè)集團鐵峰煤業(yè)有限公司增子坊煤礦，山西 朔州 037200）

掘進工作面圍巖破碎松軟時，會給巷道圍巖控制帶來較大困難[1-2]。為此，眾多的學(xué)者對圍巖支護技術(shù)開展研究。劉文龍等[3]對提出采用錨注技術(shù)對晉華宮礦12 號層301 擴區(qū)回風(fēng)巷泥質(zhì)膠結(jié)圍巖進行控制，并取得較好圍巖控制效果；王輝[4]采用FLAC3D對不同錨注條件下圍巖塑性區(qū)、應(yīng)力分布進行分析，并針對云蓋山煤礦一礦軟巖巷道現(xiàn)場條件，對中空注漿錨索、中空注漿錨桿、水泥注漿添加劑以及施工設(shè)備的分析，采用的高強錨注支護能夠有效控制巷道圍巖，解決了煤炭開采軟巖巷道頻繁修復(fù)問題。本文以增子坊礦301 盤區(qū)5#煤層輔運巷圍巖控制為工程實例，對采用的高強錨注技術(shù)進行探討，以期為其他破碎軟巖巷道支護提供經(jīng)驗借鑒。

1 工程概況

增子坊礦301 盤區(qū)5#煤層輔運巷設(shè)計掘進長度為1 630 m，矩形斷面（寬×高=5.15 m×3.3 m），沿著5#煤層頂板掘進，巷道埋深平均150 m。5#煤層頂板以泥巖、砂質(zhì)泥巖以及中粗砂巖為主，具體如表1所示。301 盤區(qū)輔運巷采用錨網(wǎng)索支護，掘進至590 m 位置時，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，巷道圍巖破碎；盤區(qū)輔運巷頂板上覆有3#煤層護巷煤柱，導(dǎo)致掘進范圍內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，掘進過程中巷道存在圍巖變形量大的問題，從而制約巷道掘進速度，影響使用安全。為此，采用高強錨注技術(shù)對301盤區(qū)5#煤層輔運巷圍巖進行控制。

表1 頂?shù)装鍘r性

2 高強錨注技術(shù)應(yīng)用

2.1 高強錨注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高強錨注錨桿為中空全螺紋鋼錨桿，螺紋為梯形形態(tài)，并使用熱軋工藝制作，具有表面光滑、延伸率高、破斷力大等特點[5-6]。具體使用的高強錨注錨桿結(jié)構(gòu)如圖1所示，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 中空注漿錨桿參數(shù)

圖1 注漿錨桿結(jié)構(gòu)

中空注漿錨索結(jié)構(gòu)如圖2所示，錨索前端1.5 m 為實心結(jié)構(gòu)，主要用以錨固，其余結(jié)構(gòu)均為中空。注漿漿液通過中空結(jié)構(gòu)達到錨索上部出漿口，注漿漿液在高壓作用下向錨索四周裂隙中擴散；錨索注漿完成后進行預(yù)緊，止?jié){塞在壓縮力作用下會自動封緊[7]。具體注漿錨索性能參數(shù)如表3所示。

表3 注漿錨索性能參數(shù)

圖2 注漿錨索結(jié)構(gòu)

2.2 支護參數(shù)

依據(jù)301 盤區(qū)5#煤層輔運巷地質(zhì)特點，采用高強錨注技術(shù)對圍巖進行控制，設(shè)計支護參數(shù)如圖3所示。通過高強錨注支護提高圍巖承載能力以及穩(wěn)定性，從而減少圍巖變形量。具體施工參數(shù)如表4所示。采用ZBY1.8/12.0-11 型雙液注漿泵，該注漿泵具有質(zhì)量輕、靈活可靠等優(yōu)點。注漿作業(yè)滯后301 盤區(qū)5#煤層輔運巷掘進迎頭20 m位置進行。

圖3 巷道中空注漿錨桿（索）布置

表4 高強錨注施工參數(shù)

2.3 圍巖支護效果

待施工高強錨注后，采用窺視方法，獲取高強錨注支護區(qū)域圍巖內(nèi)部特征，具體窺視結(jié)果如圖4所示。窺視鉆孔成型較好、鉆孔內(nèi)壁光潔，鉆孔周邊環(huán)狀裂隙被注漿漿液充填，表明巷道圍巖完整性以及自身強度等均得以提升。

圖4 鉆孔窺視結(jié)果

采用十字布點法對301 盤區(qū)5#煤層輔運巷巷道圍巖變形量進行監(jiān)測，監(jiān)測共計45 d，得到監(jiān)測結(jié)果：巷幫最大變形量控制在20 mm 以內(nèi)；頂板巖層變形時間較長，耗時30 d 基本穩(wěn)定，最大變形量控制在28 mm 以內(nèi)。高強錨注呈現(xiàn)出較強的抗剪以及抗拉性能。

3 結(jié)論

1）301 盤區(qū)5#煤層輔運巷圍本身承載能力較低，在地質(zhì)構(gòu)造以及上覆采空區(qū)煤柱作用下，輔運巷圍巖破碎、應(yīng)力集中。提高圍巖自身承載能力以及穩(wěn)定性是確保輔運巷圍巖控制效果的關(guān)鍵。高強錨注技術(shù)將主動支護、注漿相結(jié)合，在提高圍巖承載能力的同時可給巷道圍巖提供較強的支護強度。

2）現(xiàn)場采用的高強注漿錨桿、錨索最大破斷力分別大于210 kN、400 kN，采用高強錨注支護時可施加錨桿索強度30%～50%的預(yù)緊力，并配合高強護表結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)巷道圍巖、支護體系的動態(tài)耦合控制?，F(xiàn)場應(yīng)用后，巷道圍巖變形得以有效控制，頂板、巷幫變形量分別控制在28 mm、20 mm 以內(nèi)，可滿足輔運巷圍巖控制需要。