注漿錨索在深井巷道支護(hù)中的應(yīng)用

阮慶勝

（中煤第五建設(shè)有限公司第三十一工程處，河北 邯鄲056003）

1 工程概況

某礦井，井田面積144.89km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，服務(wù)年限60年。礦井采用立井開(kāi)拓，主、副、風(fēng)井筒均布置在同一工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi),井口設(shè)計(jì)標(biāo)高+45.000m，1301綜放工作面是該礦井的第一個(gè)工作面，該工作面寬度150m，推進(jìn)長(zhǎng)度931m，煤厚3.60～5.74m，平均4.67m，該工作面煤層底板標(biāo)高為-880～-940m，實(shí)際煤層埋藏深度為900～980m。

2 注漿錨索支護(hù)

注漿錨索支護(hù)在大斷面硐室、交岔點(diǎn)、斷層破碎帶、巷道應(yīng)力集中區(qū)以及受動(dòng)壓影響嚴(yán)重的巷道均有應(yīng)用。

2.1 錨索

該錨索為中空注漿錨索，采用螺旋預(yù)應(yīng)力鋼絲加工的內(nèi)有注漿管（塑料管）的螺紋緊固錨索，錨索公稱直徑22mm，長(zhǎng)度6m，破斷力420KN，安裝孔徑28mm。錨索間排距2400×1600mm，錨索孔深度5700mm，錨索外露長(zhǎng)度不超過(guò)300mm，采用MSCK2340型及MSK2340型錨固劑各1支進(jìn)行錨固，托盤采用20×220×220mm鋼板制作。

2.2 注漿材料

注漿用的水泥漿采用普通525#硅酸鹽水泥，水灰比1：2，注漿時(shí)添加ACZ-1型水泥注漿添加劑，封孔采用橡膠塞。主要技術(shù)指標(biāo)：①膨脹率 0.5～0.8%；②1d 抗壓強(qiáng)度：25MPa，28d 強(qiáng)度 72MPa；③ACZ-1型水泥注漿添加劑添加量為水泥量的8%；④添加劑對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕，無(wú)毒害成分，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

2.3 主要設(shè)備

①M(fèi)QT-130型錨桿鉆機(jī)，用于打頂部錨索孔及安裝錨索。

②鉆頭：金剛石鉆頭。

③注漿泵：采用MG-150型風(fēng)動(dòng)注漿泵，主要技術(shù)參數(shù)如下：

氣源壓力：0.5～0.63MPa；氣缸直徑 Φ150mm；

輸出壓力輸出壓力：7MPa；出漿量：60L/m；

耗氣量：50m3/h；重量：17.1kg

④水泥漿攪拌機(jī)采用風(fēng)動(dòng)攪拌設(shè)備。

3 參數(shù)確定

3.1 巷道頂部支護(hù)

錨桿規(guī)格：采用Φ22讓壓錨桿，錨桿長(zhǎng)度2400 mm，尾端配套高強(qiáng)度托盤、M22螺母。

錨桿錨固方式：樹(shù)脂藥卷加長(zhǎng)錨固，錨桿孔直徑30mm，錨固長(zhǎng)度950mm，采用一支為K2335和一支Z2360錨固劑端頭錨固，每排拱頂部布置5根。

托板：采用150×150×10 mm高強(qiáng)度托板。

錨桿布置：矩形布置，錨桿間排距均為800mm。錨桿與巷道輪廓線垂直布置。

金屬網(wǎng)：采用10#鐵絲編織、網(wǎng)孔50×50mm、菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)片尺寸為900×2600mm，用鐵絲雙排扣連接牢固，連接點(diǎn)間距不大于200mm。

鳥(niǎo)窩錨索：規(guī)格Φ17.8×7300mm，采用一支 K2335和兩支 Z2360樹(shù)脂藥卷端頭錨固，錨索間排距為1200×1600mm，外露≤250mm，錨索必須垂直巷道頂板，錨索錨固力必須達(dá)到200kN以上，托板為300×300mm的蝶形托板。

3.2 巷道幫部支護(hù)

錨桿規(guī)格：采用Φ22讓壓錨桿，錨桿長(zhǎng)度2400mm，尾端配套高強(qiáng)度托盤、M22螺母。

錨固方式：樹(shù)脂藥卷加長(zhǎng)錨固，錨桿孔直徑30mm，錨固長(zhǎng)度950mm，采用一支為K2335和一支Z2360錨固劑端頭錨固，每排兩幫部各布置3根。

托板：采用150×150×10mm高強(qiáng)度托板。

錨桿布置：矩形布置，錨桿間排距均為800mm。錨桿與巷幫垂直布置。

金屬網(wǎng)：采用10#鐵絲編織、網(wǎng)孔50×50mm、菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)片尺寸為900×2600mm，用鐵絲雙排扣連接牢固，連接點(diǎn)間距不大于200mm。

鳥(niǎo)窩錨索：規(guī)格Φ17.8×4300mm，采用一支K2335和兩支 Z2360樹(shù)脂藥卷端頭錨固，錨索間排距為1200×1600mm，外露≤250mm，錨索必須垂直巷道頂板，錨索錨固力必須達(dá)到200kN以上，托板為300×300mm的蝶形托板。

4 注漿加固方案及工藝設(shè)計(jì)

4.1 注漿加固材料

選用物理方法，材料是水泥+水+水玻璃。 配比1：1～0.8：2～3%。

4.2 注漿加固工藝

①注漿系統(tǒng)選擇：考慮井下施工條件限制，選擇雙液注漿系統(tǒng)；

②注漿時(shí)機(jī)的選擇：及時(shí)注漿能使圍巖保持較高的承載能力，有效約束圍巖變形。根據(jù)巷道的變形一般規(guī)律，掘后2-3天內(nèi)其變形量為5～15mm，此時(shí)注漿其后續(xù)變形將由于圍巖被加固而受到有效控制，故注漿越及時(shí)，控制效果越好，從注漿作業(yè)方便和盡量發(fā)揮注漿加固的作用出發(fā)，確定工業(yè)性試驗(yàn)中的注漿加固在巷道施工前進(jìn)行對(duì)圍巖注漿，后每施工一遍及時(shí)對(duì)巷道進(jìn)行注漿加固；

③注漿孔深度。由于注漿對(duì)裂隙寬度有-定的要求，而圍巖裂隙寬度由外往里逐漸變小，一般地注漿孔深度應(yīng)小于裂隙發(fā)育圍巖深度，因此，根據(jù)裂隙發(fā)育的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出注漿孔深度4m；

④注漿孔布置：已巷道輪廓線布置，排距1.0m，間距1.0m；

⑤注漿壓力。注漿終壓控制在l～3MPa之間。注滿后，漿液停止不動(dòng)，保持終壓不變，維持l～3min，以保證注漿充填程度和密實(shí)性。

5 使用效果與發(fā)展方向

（1）通過(guò)對(duì)巷道注漿加固，使巷道周圍的圍巖有效的結(jié)合為一個(gè)整體，有效地提高了巷道整體的支護(hù)強(qiáng)度。

（2）通過(guò)對(duì)巷道注漿加固:①提高了施工中的安全系數(shù)；②提高了巖體承載強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了利用圍巖本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分；③提高了施工速度和勞動(dòng)效率；④降低了施工中的安全隱患；⑤錨網(wǎng)噴注耦合支護(hù)后由于漿液和圍巖的相互作用還在繼續(xù)，漿液還沒(méi)有完全發(fā)揮其充分作用。一開(kāi)始圍巖也有少量變形但很快趨與平衡，此時(shí)的頂?shù)装逦灰魄€近于一條直線，說(shuō)明巷道圍巖基本穩(wěn)定，圍巖變形量不會(huì)隨時(shí)間繼續(xù)變大，圍巖穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，5周內(nèi)有小的變形，幫壁內(nèi)移量只有6mm左右，5周后，巷道圍巖不發(fā)生位移，這顯示出水泥漿的固化作用。

（3）與錨噴支護(hù)相比，由于錨網(wǎng)噴注耦合支護(hù)時(shí)注漿既加固了圍巖，又給錨桿提供了可靠的著力基礎(chǔ)，使圍巖強(qiáng)度和承載能力得到顯著提高，巷道變形量明顯降低，是一種非常好的主動(dòng)支護(hù)形式，可以較好地解決深部軟巖巷道的支護(hù)問(wèn)題。

（4）將錨網(wǎng)噴注耦合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于高應(yīng)力軟巖巷道，為解決類似條件下巷道支護(hù)問(wèn)題提供先進(jìn)技術(shù)。

（5）根據(jù)以前的注漿經(jīng)驗(yàn)，個(gè)別區(qū)域由于軟巖孔隙少，泥質(zhì)成分高等原因，注漿困難，注漿量小，在今后的工作中應(yīng)研究不同類別軟巖炮后最佳注漿時(shí)間，還要研究增加孔隙度的管路壓裂技術(shù)可否應(yīng)用加固軟巖的注漿工藝上，以進(jìn)一步提高圍巖強(qiáng)度。

6 結(jié)語(yǔ)

采用注漿錨索加固頂板首次在本礦井應(yīng)用并獲得了成功，表明大采深巷道特殊地段采用注漿加固是完全可行的。這是一種適用大跨度硐室、斷層破碎帶、大斷面交岔點(diǎn)、巷道應(yīng)力集中區(qū)以及受動(dòng)壓影響嚴(yán)重的巷道的有效加固方式，為煤礦井下巷道特殊地段的加固、維修提供了一條新的有效途徑。

［1］王騰江.復(fù)合頂板錨桿支護(hù)方法研究[J].中州煤炭，2006（6）.

［2］楊雙鎖，康立勛.煤礦巷道錨桿支護(hù)研究的總結(jié)與展望[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（4）．