實(shí)心錨桿注漿加固技術(shù)在水峪煤礦支護(hù)中的實(shí)踐

郝先鵬

（汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤礦，山西 孝義 032300）

1 概況

水峪煤礦6115 工作面主要開采11#煤層，煤層厚度為6.04～11.49 m，平均厚度為7.64 m，含0～6層夾矸，煤層傾角為2°～9°，平均傾角6°。煤層頂板為泥巖，底板為泥巖。6115 回風(fēng)順槽工程量為1161 m，沿11#煤層頂板進(jìn)行掘進(jìn)，巷道斷面為矩形，寬度4.5 m，高度3.0 m。

2 支護(hù)方式分析

水峪煤礦6115 回風(fēng)順槽采用錨桿、錨索、六邊形金屬網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護(hù)。支護(hù)方式：頂板錨桿Φ22 mm×2200 mm 的螺紋鋼錨桿，間距1000 mm，排距900 mm，每排布置五根，兩幫邊角錨桿向幫內(nèi)75°傾斜，其余均垂直于頂板布置，每根錨桿配套使用兩支藥卷，上部一支為MSCKb2355，下部一支為MSK2355，每排螺紋鋼錨桿配合使用一片WD300/4.5-4200 mm 的鋼帶，每根螺紋鋼錨桿配套規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm 的拱形高強(qiáng)度托盤，球形墊圈配減磨墊圈疊加安裝，錨桿預(yù)緊力矩≥300 N·m，錨固力≥190 kN。

兩幫錨桿采用Φ22 mm×2200 mm 的螺紋鋼錨桿，間距1000 mm，排距900 mm，兩幫每排各布置三根錨桿，每根錨桿配套使用兩支MSKb2355 的藥卷，每根錨桿配套使用一塊400 mm×280 mm 的鋼帶托板與150 mm×150 mm×10 mm 的拱形高強(qiáng)度托盤，球形墊圈配減磨墊圈疊加安裝，錨桿預(yù)緊力矩≥300 N·m，錨固力≥190 kN。

頂幫鋪設(shè)長(zhǎng)× 寬=4500（2900） mm×1100 mm 的六邊形金屬網(wǎng)，網(wǎng)與網(wǎng)對(duì)接，網(wǎng)的長(zhǎng)度不夠或過長(zhǎng)時(shí)，可視頂幫具體情況適當(dāng)剪、接，鋪好后必須及時(shí)聯(lián)網(wǎng)，采用16#雙股鉛絲扭接不少于三圈，聯(lián)網(wǎng)距不大于200 mm。

錨索采用1×19 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力Φ21.8 mm 的鋼絞線，長(zhǎng)度為7300 mm，每排布置兩根錨索，間距2400 mm，排距1800 mm，每根錨索配套使用一塊長(zhǎng)×寬×厚=300 mm×300 mm×14 mm的拱形高強(qiáng)度鐵板與球形墊圈疊加安裝，每根錨索配套使用三支藥卷，上部一支為MSCKb2355，下部?jī)芍镸SK2355，錨索預(yù)緊力≥200 kN，錨固力≥36.3 T。

從以往的支護(hù)實(shí)踐來看，單獨(dú)采用錨桿錨索支護(hù)的效果不佳，深部圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變嚴(yán)重，巷道圍巖變形少則幾百毫米，多達(dá)1.0～2.0 m。之前也采用過中空注漿錨桿等復(fù)合錨注支護(hù)技術(shù)，但是整體成本高，效果較差。針對(duì)一這情況，設(shè)計(jì)采用高強(qiáng)度可注漿實(shí)心錨桿來對(duì)6115 回風(fēng)順槽破碎巷道進(jìn)行支護(hù)加固。

3 實(shí)心錨桿注漿加固工藝及實(shí)施方案

3.1 可注漿實(shí)心錨桿及安裝工藝

3.1.1 可注漿實(shí)心錨桿結(jié)構(gòu)

可注漿實(shí)心錨桿結(jié)構(gòu)如圖1，主要是由注漿墊板、薄壁鋼管、密封管、注漿導(dǎo)管、密封圈、桿體、限位擋環(huán)、錨具、錨桿孔等部件組成，主要是在普通實(shí)心錨桿的基礎(chǔ)上增加一套輔助注漿封孔機(jī)構(gòu)及錨桿一端設(shè)有的限位擋環(huán)。可注漿實(shí)心錨桿實(shí)物如圖2。

圖1 實(shí)心注漿錨桿結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 可注漿實(shí)心錨桿實(shí)物

3.1.2 可注漿實(shí)心錨桿安裝工藝

（1）安裝定位擋環(huán)。錨桿鉆孔施工時(shí)，保持錨桿外露長(zhǎng)度（100±5）mm，距外露端頭570 mm位置處安裝定位擋環(huán)。

（2）定錨桿孔位及施工錨桿孔。根據(jù)校延后的中心線及錨桿間排距，用鋼尺標(biāo)定錨桿孔位置；將錨桿鉆機(jī)移至錨桿孔位下施工錨桿孔。

（3）清孔。將鉆孔中存在的石渣、粉塵等進(jìn)行清理。

（4）裝樹脂藥卷并攪拌。向錨桿孔裝入1 支K2550 樹脂錨固劑，利用實(shí)心錨桿將其推入孔底。將鉆機(jī)與錨桿螺母連接，用錨桿鉆機(jī)推進(jìn)錨桿，至孔中500～800 mm 時(shí)開始攪拌。

（5）卸下錨桿螺母，安裝注漿蓋板+孔口錐形密封圈+金屬墊，重新安裝錨桿螺母。

（6）緊固錨桿。啟動(dòng)鉆機(jī)，帶動(dòng)錨桿螺母實(shí)現(xiàn)注漿蓋板緊固，壓縮注漿導(dǎo)管上的橡膠管實(shí)現(xiàn)封孔。

（7）安裝外接注漿管，進(jìn)行注漿，實(shí)現(xiàn)錨桿注漿加固及全長(zhǎng)錨固。

3.2 可注漿實(shí)心錨桿注漿工藝施工方案

為預(yù)防6115 回風(fēng)順槽斷層對(duì)巷道支護(hù)影響，在幫部錨桿中間2 排增設(shè)實(shí)心注漿錨桿，其間排距為3000 mm×800 mm，并進(jìn)行注漿加固，解決破碎巖體巷道的支護(hù)問題。

3.2.1 注漿準(zhǔn)備工作

提前準(zhǔn)備好施工作業(yè)所需的材料、設(shè)備、工器具。幫部注漿材料為KMA—1 型超強(qiáng)礦用無機(jī)材料，注漿設(shè)備使用一臺(tái)2ZBQ-50/19 型氣動(dòng)注漿泵、一臺(tái)JQW-250S 氣動(dòng)攪拌桶、注漿管、封孔器、混合器、高壓輸料管，打眼使用MQT130 型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)及配套鉆桿和Φ32 mm 鉆頭。

3.2.2 注漿參數(shù)

注漿材料：KMA—1（2）型超強(qiáng)礦用無機(jī)材料。

漿液構(gòu)成：KMA—1（2）型超強(qiáng)礦用無機(jī)材料與礦井水?dāng)嚢杈鶆蚝筮M(jìn)行泵送，水灰比0.3:1。

礦井壓風(fēng)0.6～0.8 MPa，注漿壓力逐漸升至1.0～3.0 MPa（注漿時(shí)需認(rèn)真觀察表面漿液漏跑情況，當(dāng)明顯漏跑漿液時(shí)，即使未達(dá)到注漿壓力，也應(yīng)立即停止注漿）。

注漿根據(jù)漿液的有效擴(kuò)散，若破碎帶裂隙較大，漿液有效擴(kuò)散性強(qiáng)，可加大間排距；若破碎帶裂隙較小，漿液有效擴(kuò)散性弱，縮小注漿孔間排距，少注漿。

4 效果分析

4.1 巷道變形和壓力監(jiān)測(cè)

在6115 回風(fēng)順槽設(shè)置2 個(gè)位移觀測(cè)站（距離工作面140 m 處和280 m 處）+1 個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)（距離工作面200 m 處），掌握巷道的變形及壓力變化情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3、圖4。

圖3 巷道變形量監(jiān)測(cè)情況示意圖

由圖3 可知，6 個(gè)月時(shí)間內(nèi)2 個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)頂?shù)装謇塾?jì)最大移近量為95 mm，兩幫累計(jì)最大移近量為44 mm 左右，巷道變形量小，巷道圍巖穩(wěn)定性較好。由圖4 可知，錨桿錨索壓力變化值均小于200 kN，在安全范圍內(nèi)。因此，本次6115 回風(fēng)順槽的錨注支護(hù)效果理想。

圖4 巷道錨桿錨索壓力變化情況示意圖

4.2 鉆孔窺視

對(duì)6115 工作面回風(fēng)順槽側(cè)幫及煤柱進(jìn)行鉆孔窺視，結(jié)果表明：0～1 m 范圍孔內(nèi)表面粗糙，煤體破碎嚴(yán)重，破碎體在注漿后粘合孔壁；1.5 m、3.5～4.0 m 范圍孔內(nèi)有注漿漿液痕跡，該段注漿料與煤體融合密實(shí)，注漿加固效果顯著。

5 結(jié)論

為提高6115 回風(fēng)順槽破碎巷道的支護(hù)效果，在幫部錨桿中間2 排增設(shè)實(shí)心注漿錨桿。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：頂?shù)装搴蛢蓭屠塾?jì)最大移近量較小，錨桿錨索壓力變化值在安全范圍內(nèi)，結(jié)合鉆孔窺視結(jié)果可以說明，錨注支護(hù)效果理想，有效解決了6115 回風(fēng)順槽斷層對(duì)巷道支護(hù)的影響。實(shí)心錨桿注漿加固技術(shù)是一種解決破碎巖體巷道支護(hù)問題的較理想方案，安全經(jīng)濟(jì)效益顯著。