錨注技術在井筒修復實踐中的應用

【摘 要】本文結合杏花礦四水平新副井井筒修復的工程實踐，分析了錨注支護的工程特點。經工程應用表明，注漿可以將松散圍巖膠結成一體，錨桿可以加固圍巖，錨桿支護與注漿加固共同作用顯著提高了圍巖的強度和承載能力，有效地控制了圍巖變形問題，同時也封堵井壁淋水以免對圍巖侵害。

【關鍵詞】圍巖破碎；錨注；井簡修復；工程實踐

0 前言

雞西杏花礦四水平新副井井筒，于2002年施工完成。井底標高-535m，在-512～-484m段圍巖層理，節理發育巖層為含凝灰質粉砂巖且含一層劣煤，粉沙巖較破碎，受此地質條件的影響，此段井筒受到了不同程度的破壞，曾經進行了多次修復但均未得到根本上的控制。同時井壁常年有淋水，淋水通過破裂的井壁侵入巖體內，巖體遇水膨脹，使井壁增加了一個附加力，進一步加速井筒的破壞，使得罐籠無法正常提升。

1 支護方案的選擇

1.1 問題分析

（1）新副井井筒是興安四水平主要運輸通道，如停過久將影響整個興安四水平建設。

（2）圍巖破碎打出的鉆孔易出現塌孔現象，藥卷極難注入。即使注入由于圍巖的破碎難以給錨桿錨固基礎。

（3）井壁淋水使巖體膨脹增加了對井壁的壓力，同時降低圍巖的本身強度。

1.2 支護方案的確定

鑒于上述問題的分析，研究確定井筒修復分2種支護方式進行施工，即對于井壁開裂、掉砼段支護形式采用注漿+錨桿支護。以下針對這種支護進行分析。

（1）采取先注漿，通過注漿將破碎圍巖膠結成整體，改善圍巖的結構提高圍巖自身的承載能力，為錨桿提供了可靠的著力基礎。同時注漿還可以將井壁的裂縫封堵，使得井壁淋水無法侵入巖體內。

（2）錨桿支護，利用錨桿對松散圍巖的錨固作用發揮其擠壓、懸吊作用以提高圍巖的穩定性。

2 支護參數

（1）錨桿：采用憶ф20×3000mm左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿，錨桿采用樹脂藥卷端頭錨固，用量為2支/根。

（2）托盤：采用300mm×300mm鐵托盤。

（3）注漿材料：注漿施工中所需材料主要有水泥、水玻璃、注漿槍等。

①水泥：采用425#普通硅酸鹽水泥。

②水玻璃：采用38玻鎂度水玻璃，模數n=3.2。注漿材料的水灰比為0.75～0.5：1（水：水泥）水泥漿與水玻璃體積比1：0.25～1：1。

③注漿槍：由1〞無縫鋼管加工而成，分長槍和短槍2種，長槍長度為2500mm，短槍長度為1000mm，端頭都有50mm。

（4）注漿參數：注漿孔深、注漿終壓、漿液擴散半徑、注漿孔問排距。

①注漿孔深度：深孔為3m，淺孔為1m。

②注漿終壓為：2.5MPa。

③漿液擴散半徑為：1m。

④注漿孔間排距為：1.6m×1.6m。

3 施工的順序及方法

3.1 施工的順序

先注后錨，注漿先注短槍后注長槍。

3.2 注漿孔布置

先排淺孔，間排距為1.6×1.6m，注入雙液漿，其主要目的是為了防水，以免井壁水再滲入巖體。待淺部注完后再排人深孔，深孔與淺孔成三花布置，間排距為1.6m×1.6m，注入單液漿，其主要目的是為了膠結松散破碎巖體，增強圍巖整體性，為錨桿提供一個好的錨固基礎。

3.3 具體的施工方法

先注后錨，注漿時先打孔，然后將注漿槍打入，利用布頭將槍體與巖孔封嚴。在槍體尾部戴上1〞閘閥，利用注漿泵向槍體內注入漿液。當注人單液漿時，注漿終壓達到2MPa，同時注漿量達到設計要求后維持3min停泵關緊閘閥，待漿液凝固后在卸下閘閥。當注人雙液漿時，開始先注稀漿，并且要控制水玻璃的上漿量，逐漸增加水玻璃的量當壓力達到2.5MPa時，水泥漿與水玻璃的體積比要達到1：1并維持3min停泵。待注漿全部結束后再進行錨固施工，采用ф20×3000mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿端頭錨固，樹脂藥卷量為2支/根。托盤采用300mm×300mm×12m/n鐵托盤，這樣可以增大錨固面積。錨桿采取三花布置，間排距為800mm×800mm，要求錨固力不得小于8t。

4 錨注耦合支護效果檢驗

為檢驗錨注耦合支護加固效果，對井壁圍巖變形進行表面位移觀測近1年，井壁變形觀測，從巷道圍巖移近量一時間關系曲線可以看出：錨注耦合支護后，由于錨桿與新膠結的圍巖整體有一個相互作用過程，因此，一開始圍巖也有少量變形佴很快趨與平衡，位移曲線近于一條直線，說明巷道圍巖基本穩定，圍巖變形量不會再隨時間繼續變大，與返修前相比，圍巖穩定性明顯增強。

5 結論

（1）從經濟價值上，大大降低了成本，利用此種方法施工，預計1m井筒比以往破壁、發碹施工可節約資金在l000元以上。

（2）從時間上，大大提高了施工的速度，比以往破壁、發碹施工提前3個月完工。

（3）從技術上，充分利用了注漿充填圍巖裂隙，將松散破碎的圍巖膠結成整體這一特性，配合錨桿的主動支護，極大地提高了支護結構的整體性和圍巖的自身承載能力；為今后深部軟巖巷道支護積累了豐富的經驗，因此，該技術有廣泛的推廣價值。

【參考文獻】

[1]何滿潮.興安四水平新副井返修支護設計說明[S].2005.

[2]何滿潮，孫曉明.中國煤礦軟巖巷道工程支護設計與施工指南[M].北京：科學出版社，2004.

[責任編輯：丁艷]