錨注技術(shù)在軟巖巷道加固中的應(yīng)用

楊愛軍

山西汾西曙光煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西孝義 032300

1 工程概況

某礦行人進(jìn)風(fēng)大巷布置于3#煤巖層中（半煤巖），平均標(biāo)高＋575m。巷道圍巖主要為泥巖、煤巖，巷道斷面為半圓拱形斷面，采用錨網(wǎng)噴的支護(hù)形式，自巷道投入使用后，巷道圍巖變形大，維護(hù)困難，尤其是大巷500m ～1300m 段，經(jīng)過多次返修仍無法控制巷道變形，嚴(yán)重影響大巷正常使用。所以，采取合理的支護(hù)形式，提高圍巖整體的強(qiáng)度，保持支護(hù)體系的穩(wěn)定性，對保證大巷正常使用具有重要意義。

2 巷道變形原因分析

通過對礦井地質(zhì)資料及井下實(shí)際情況調(diào)查分析認(rèn)為，行人進(jìn)風(fēng)大巷變形嚴(yán)重的原因有以下幾點(diǎn)：

1）大巷穿過巖層多為泥巖，泥巖的巖性較軟且易脆，尤其遇到淋水時(shí)，圍巖極易膨脹，變形增大，圍巖強(qiáng)度與穩(wěn)定性降低，自承能力變差；

2）頂板砂巖存在較多裂隙，淋水現(xiàn)象嚴(yán)重，極易導(dǎo)致大巷周圍泥巖的變形；

3）巷道原采用錨網(wǎng)噴的支護(hù)形式，在錨網(wǎng)噴支護(hù)體系中，所噴漿液不能噴入圍巖裂隙，與圍巖裂隙充分接觸，所以不能顯著提高破碎圍巖整體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性；

4）受臨近采掘活動(dòng)動(dòng)壓影響，巷道原有支護(hù)不能承載圍巖變形需要，導(dǎo)致巷道變形。

所以，基于上述原因，并結(jié)合礦井實(shí)際條件，決定對變形嚴(yán)重的巷道采取錨注的復(fù)合支護(hù)體系來控制巷道圍巖變形。

3 錨注支護(hù)體系設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果

3.1 錨注方案

1）按照巷道設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行整巷，要求巷道底板比大巷水平低400mm，并采用29U 型鋼拱形支架進(jìn)行支護(hù)，支架間距600mm；并對巷道頂幫進(jìn)行噴砼，噴砼厚不小于100mm；

2）對巷道頂、幫進(jìn)行淺孔水泥－水玻璃注漿，充填巷道壁后空間，對巷道圍巖淺部破碎圍巖進(jìn)行注漿加固；

3）施工巷道頂、幫錨索，并利用錨索孔對巷道頂、幫深部進(jìn)行化學(xué)注漿，加固圍巖深部巖層，實(shí)現(xiàn)頂幫錨索全長錨固，最大限度發(fā)揮錨索支護(hù)效能；

4）施工底板組合錨索及底板注漿加固。由于巷道底板經(jīng)過多次臥底，巖層比較松軟破碎，容易造成直接打孔成孔困難。所以，首先對底板淺部6m 松動(dòng)圈進(jìn)行水泥預(yù)注漿；然后施工組合錨索孔，安裝組合錨索并端頭固結(jié)。在孔口預(yù)埋注漿管、封孔；利用錨索孔對底板深部進(jìn)行高壓水泥注漿；并依次鋪鋼筋網(wǎng)、下底梁、上大、小托盤、張拉錨索；對巷道底板澆砼至設(shè)計(jì)標(biāo)高；待澆砼凝固后，再對底板打6m 淺孔進(jìn)行二次水泥注漿。

3.2 注漿材料的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)

1）注漿材料

本次錨注設(shè)計(jì)方案中，注漿材料為水泥和水玻璃兩種，分別選用42.5MPa 普通硅酸鹽水泥和40 波美度，模數(shù)2.8 ～3.0；巷道頂幫錨索孔注漿采用博特威化學(xué)漿。博特威化學(xué)漿為高分子材料，分A 液和B 液兩種成分，雙液方式注漿，孔口混合，雙液混合比1∶1，因其為溶液型漿體且在反映過程中發(fā)生膨脹，形成較高強(qiáng)度凝膠固結(jié)體，因此可滲入微小裂隙，取得良好的加固效果。

2)注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）注漿壓力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，方案中頂幫淺部水泥注漿壓力為3MPa，深部化學(xué)注漿壓力為6MPa；巷道底板淺部水泥注漿壓力為2MPa，深部水泥注漿壓力為6MPa；

（2）在實(shí)際施工過程中，保證有效擴(kuò)散半徑不小于2.0m；

（3）注漿材料配比參數(shù)設(shè)計(jì)：（1）水泥漿的水灰比應(yīng)控制在（1 ～1.2）：l；（2）水泥漿與水玻璃之比應(yīng)控制在1：(0.1 ～0.2)；（3）博特威化學(xué)漿雙組份按1∶1 壓注。

3.3 頂、幫預(yù)應(yīng)力錨索布置及參數(shù)

頂幫錨索外形尺寸為φ17.8×7200mm ，托盤規(guī)格為300×300×16mm，材料為七股扭合式高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。錨索單根強(qiáng)度級(jí)別為1860MPa，破壞負(fù)荷350.0KN。采用排式布置，每排錨索布置于兩排注漿孔之間，排距1.8m，每排均布7根錨索，其中頂板正中1 根，兩肩各1 根；兩幫各2 根。巷道實(shí)際高度較大時(shí)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加錨索數(shù)量。錨索孔注漿管采用直徑φ8mm 銅管，長1.8m。3)錨索孔結(jié)構(gòu)為外孔段孔徑φ42mm，孔深1.5m；內(nèi)孔段孔徑φ28mm，孔深至7.0m；錨索孔注漿管形式：錨索孔注漿管采用直徑φ8mm 銅管，長1.8m。頂幫錨索布置圖1 所示。

圖1 巷道頂幫錨索布置示意圖

3.4 底板錨索布置參數(shù)

圖2 底板錨索布置剖面圖

1）底板錨索規(guī)格

底板組合錨索設(shè)計(jì)采用水泥固結(jié)式組合大錨索，每根組合錨索由3 根φ17.8mm×12.5m 鋼絞線構(gòu)成，頭部3000mm 段編制成串珠狀，以利固結(jié)增強(qiáng)錨索拉力。上部有組合托盤和三孔鎖具，單根錨索強(qiáng)度級(jí)別為1860MPa，破壞負(fù)荷350.0kN。

2）錨索布置參數(shù)

錨索鉆孔孔徑為φ89mm；孔深12.5m 錨索長度為12.5m；組合錨索排距2m，每排3 根。中間錨索位于巷道中心線上，垂直底板，兩側(cè)錨索距中心孔1.5m，距幫0.7m， 外擺15°。每排錨索上一道由11#工字鋼焊制底梁，采用錨索漲拉器漲緊至單根鋼絞線120KN。錨索布置剖面圖如圖2 所示。

3.5 應(yīng)用效果分析

巷道經(jīng)錨固加固后，為觀測加固效果，每隔100m 巷道設(shè)計(jì)布置1 個(gè)測站，每個(gè)測站設(shè)3 個(gè)觀測面，采用十字布點(diǎn)法，觀測時(shí)間共計(jì)4 個(gè)月，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。兩幫及頂?shù)装遄畲笞冃瘟繛?0mm 左右，支護(hù)效果非常明顯。

4 結(jié)論

1）該礦西主運(yùn)大巷采取錨注加固體系后，顯著提高了巷道圍巖強(qiáng)度，形成了承載結(jié)構(gòu)，降低圍巖變形的程度，保證了巷道安全使用，取得了良好的工程實(shí)踐效果；

2）錨注加固技術(shù)的關(guān)鍵性參數(shù)注漿壓力、注漿時(shí)間、注漿擴(kuò)散半徑、單孔吃漿量是互相影響的，沒有固定的取值，要根據(jù)圍巖的破碎情況靈活而定，選擇最合適的參數(shù)。