深部高應力軟巖巷道錨注支護施工技術研究

徐 兵

（山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長治 047100）

深部高應力軟巖巷道錨注支護施工技術研究

徐 兵

（山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長治 047100）

在對深部高應力軟巖巷道變形破壞特征、變形形態(tài)和變形破壞的影響因素分析的基礎上，概括了錨注支護施工工藝，將其成功地運用于深部高應力軟巖煤、巖巷道，并對錨注施工提出了明確的技術要求。

深部高應力；軟巖巷道；錨注支護

引言

深部高應力軟巖巷道支護一直是國內外地下工程支護的難題之一。由于開采深度增加，地層壓力逐漸增大，這類巷道的數(shù)量在不斷的增加。如果采取不適當?shù)木S護措施，巷道圍巖變形愈加劇烈，支護也會愈加困難，最終將導致巷道失穩(wěn)破壞；破壞后的巷道圍巖將更加破碎，再生裂隙更加發(fā)育，致使巷道掘進與支護也變得十分困難。因此對深部高應力軟巖巷道錨注支護理論與技術進行研究，對我國煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要的理論意義與應用價值。

1 深部高應力軟巖巷道變形破壞特征

(1)圍巖的自穩(wěn)時間短、來壓快。所謂自穩(wěn)時間，就是在沒有支護的情況下，圍巖從暴露到開始失穩(wěn)的時間。軟巖巷道的自穩(wěn)時間僅為幾十分鐘到幾個小時，巷道來壓快，要立即支護或超前支護，方能保證圍巖不致冒落。

(2)圍巖變形量大、速度快、持續(xù)時間長。深部高應力軟巖巷道的特點就是圍巖變形速度快、變形量大、持續(xù)時間長。一般來說，巷道掘進的第1-2天，變形速度少的5-10mm/d，多的達50-100mm/d；變形持續(xù)時間一般25-60天，有的長達半年以上仍不穩(wěn)定。

巷道的圍巖的變形量，在支護良好的情況下，其均勻變形量一般達到60-10Omm以上，如果支護不當，圍巖變形量更大。

(3)圍巖的四周來壓、底臌明顯。在較硬巖層中，圍巖對支護的壓力主要來自頂板，中硬巖層圍巖對支護的壓力主要來自頂板和兩幫，但在深部高應力軟巖巷道中，則是四周來壓、底臌明顯。底臌明顯是高應力軟巖巷道的重要特征，如果巷道底臌或底臌不明顯，圍巖就不是軟巖。高應力軟巖巷道四周來壓，如果不支護，將出現(xiàn)一個支護結構的薄弱帶，巷道破壞首先就是從不設防的底臌開始，又因底臌導致兩幫移近和失腳，直到片幫冒頂，巷道全部破壞。

(4)普通的剛性支護普遍破壞。深部高應力軟巖巷道變形量大、持續(xù)時間長，普通剛性支護所承受的變形壓力很大，施工后很快就發(fā)生破壞，必須再次或多次翻修后巷道才能使用。這是剛性支護不適應軟巖巷道變形破壞規(guī)律的必然結果。

2 深部高應力軟巖煤巷支護方案的選擇

深部高應力軟巖巷道支護與圍巖相互作用的研究成果證明，支護強度是控制巷道圍巖劇烈變形的關鍵因素，只有支護強度大于0.3MPa時，才能有效地控制巷道的劇烈變形。實踐證明，支護在破壞或塌陷前后能達到的最大支護強度范圍相當狹窄，不管采用什么支護形式，最大的支護強度都為同一個數(shù)量級。

如對于錨桿來說，最大的支護強度為0.05-0.1MPa；對于單獨使用的輕型型鋼支架可提供0.05-0.1MPa的支護強度，而重型鋼支架提供的支護強度可達0.2MPa。由此可見，僅僅依靠單一的錨桿或支架本身的支護能力，很難控制相當?shù)膭×易冃危仨毘浞职l(fā)揮巷道圍巖自身的承載能力。

從目前各類巷道的支護形式及支護效果上來看，巷道的支護形式從低到高可以分為3個層次，第一個層次為各種金屬型鋼支架、砌碹等被動支護形式；第二個層次是以錨桿支護為主的改善巷道巖體力學性能的主動支護形式；第三個層次，即最高層次，是以從根本上改變巖體結構及力學性能的以錨桿注漿加固為主的主動加固形式。支護層次越高，支護效果越好。因此采用錨注支護技術是目前解決深部高應力軟巖巷道支護問題的最好方案。

3 錨注支護施工技術要求及安全措施

3.1 錨注支護施工工藝

錨注法施工作業(yè)較之單純錨桿支護作業(yè)，勞動組織要復雜一些。除迎頭仍按正常錨桿支護作業(yè)外，另外組織一個專業(yè)注漿隊進行注漿。

錨注支護施工工藝是：打眼放炮-打頂板錨桿孔-安裝頂板錨桿-橫金屬網(wǎng)、鋼帶及上托盤-噴70-80mm厚混凝土－打兩幫錨桿孔-安裝兩幫錨桿-掛兩幫金屬網(wǎng)、鋼帶并上托盤-噴70-80mm厚混凝土-打注漿錨桿孔-安裝注漿錨桿-注底角注漿錨桿-注幫注漿錨桿-注頂板注漿錨桿。

注漿時每斷面內注漿錨桿自下而上先注底角，再注兩幫，最后注頂板錨桿。注漿完畢后，根據(jù)觀測結果確定是否復注及復注位置，主要是對初次注漿時，注漿效果較差的個別孔或是水泥凝結硬化時產(chǎn)生的收縮變形部位，通過復注可起到補注和加固作用，從而易于保證施工質量。

3.2 錨注支護施工技術要求

3.2.1 頂板管理

(l)每個掘進工作面都必須嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度。此項工作必須有一名有經(jīng)驗的老工人帶領，兩人進行，一人觀察，一人敲幫問頂，并且由外向里逐段進行。確認無危險時，其它工作人員方準進入工作面。

(2)當掘進工作面遇到下列情況之一時，必須立即停止作業(yè)，撤出所有受威協(xié)的人員，并及時匯報礦調度室及有關單位。一是頂板來壓、支護變形速度聚增時；二是瓦斯等有害氣體超限、溫度聚增聚減時；三是迎頭遇有煤巖外移、涌水量增大等有突水預兆時；四是巷道頂板離層嚴重，大量錨桿失效時。

(3)掘進工作面后方所有巷道必須暢通無阻，支護完好，清潔衛(wèi)生。必須認真執(zhí)行各種崗位責任制，嚴格現(xiàn)場交班制度，按章作業(yè)，嚴格按中腰線施工，用好管好中、腰線，搞好工程質量，嚴禁任何職工空頂作業(yè)及冒險作業(yè)。

(4)施工單位每天要對每班所打錨桿進行非破壞性拉力試驗，每班所打錨桿中抽查三條，頂部抽查兩條，幫部抽查一條，并做好記號和記錄。做拉力試驗時頂板錨固力達8噸，幫錨桿達6噸即可停止，對達不到要求的要繼續(xù)抽查該鄰近錨桿，同時要分析原因，并補打錨桿。做拉拔試驗時，千斤頂下嚴禁站人。

(5)在巷道掘進過程中，地質部門應提前提供巷道地質異常變化區(qū)位置資料，在進入預計的地質異常變化區(qū)之前，必須制定專門措施或對支護參數(shù)適當調整。

(6)每班施工前，必須認真檢查后部錨桿支護情況，發(fā)現(xiàn)錨桿失效時應補打錨桿；發(fā)現(xiàn)頂板下沉嚴重，兩幫位移加大，要及時撤出迎頭全體人員進行處理，并采取在巷中補打錨桿、支設貼幫柱或中柱等挽救措施。并堅持由外向里逐段修復，修復合格后，方可進入迎頭作業(yè)。

3.2.2 樹脂錨桿

鉆眼前應按設計要求，定好眼位，做出標記，錨桿眼角度盡量符合設計要求，錨桿眼深必須符合設計要求。鉆眼后應用壓風或壓水將眼中的巖粉清除干凈，在煤層或軟巖中打眼，煤電鉆不許來回拉鉆桿，以免擴大眼徑。安裝前應檢查錨桿眼的方向、位置、深度及平直度是否符合設計要求，錨固劑、桿體是否合格，如有一項不符合要求，不得進行安裝。

3.2.3 噴射混凝土

噴射混凝土應盡量做到厚度均勻，并滿足參數(shù)要求，杜絕露噴或落噴、手噴現(xiàn)象，以防注漿時漏漿跑漿影響施工。

3.2.4 支護注漿

要保證注漿錨桿孔的設計間排距，并要求垂直于巖面，底腳注漿錨桿下扎30-45度，要嚴格控制孔深，使其與錨桿長度配套。

漿液配比和水灰比應滿足設計要求。開機前應檢查噴層和管路，檢查閥門是否完全開啟，管路接頭要牢靠、嚴密、有效。

注漿錨桿間排距可根據(jù)實際擴散半徑加以調整，當注漿過程大面積達不到設計終壓，一般為漿液沿大裂隙定向擴散所致，可加大水玻璃用量，堵塞大通道，并隔2-7天后，打插心注漿錨桿復注，以保證圍巖漿液擴散均勻。

結語

實踐表明，采用錨注支護技術有效地提高了深部高應力軟巖巷道支護結構的整體性和承載力，控制了圍巖的變形，保證了在高應力作用下巷道的穩(wěn)定性。在時間和空間上允許交叉作業(yè)，為快速掘進奠定了基礎，大幅度提高了巷道施工速度，大大改善了礦井安全狀況，為煤礦高效高產(chǎn)提供了保證。

[1]陸士良，湯雷，楊新安.錨桿錨固力與錨固技術[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1998.

[2]朱學軍，杜兵，趙方敏.深部高應力巷道礦壓顯現(xiàn)與控制[J].礦山壓力與頂板管理，2000.

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