斷層破碎帶高應力區錨注加固技術的研究與應用

李振+張宗國+彭浩

摘 要：通過對破碎帶錨注加固技術，提高錨桿錨固力，充分發揮錨桿對應力破碎帶頂板巖層的錨固與懸吊作用；另一方面利用水泥漿液的流動性快速滲入破碎帶裂隙內，并與之凝結成整體，與錨桿支護相結合形成組合拱，充分發揮錨網支護的組合拱與懸吊作用，提高圍巖支護的整體性和承載能力。

關鍵詞：斷層破碎帶；應力集中區；圍巖破碎；注漿錨桿；應用

中圖分類號：D267.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0135-02

1 工程概況

南十一采區軌道上車場位于劉仙莊斷層和尹家洼斷層之間的破碎帶處施工，圍巖應力分布復雜。該區域均采用錨網噴支護，巷道掘進斷面12.1～16.1m2。巷道施工完成后，局部漿皮開裂嚴重，同時伴隨巷道變形、底鼓、頂幫移近量不斷加大，最大變形量達1130mm，水溝內外側出現較大高低差，難以滿足提升運輸行人需要。針對該種情形，繼續采用一般錨網噴支護方式修復，噴漿體無法與破碎帶巖層密切結合，一旦圍巖應力變化，漿體與圍巖發生離層，很難滿足巷道服務年限及支護要求。即使多次進行錨網噴支護，效果也是不佳，而且反復維修巷道工程量大，因此必須采取一定的措施，將破碎帶圍巖裂隙充填，并將破碎巖石進行人工粘結成整體，提高圍巖整體性和自承能力。

2 巷道變形主要原因

2.1 客觀因素

南十一采區軌道上車場位于斷層破碎帶，巷道圍巖破碎，局部頂底板為碳質泥巖，易吸水膨脹后體積增大，而該區域位于破碎帶處，裂隙發育，吸水后圍巖進一步膨脹，而受到破壞，巷道錨網噴支護在承受圍巖破碎巖層的自重外，兩側破碎巖石膨脹，導致錨桿錨固體的承壓作用減弱，同時受巖石膨脹產生的應力達到一定程度時，漿體就會開裂，釋放壓力，造成支護結構破壞。

2.2 主觀因素

（1）該巷道采用鉆爆法施工，爆破方式、炮眼個數、角度、間距、周邊眼布置、炮眼裝藥量、裝藥結構以及起爆方式等控制不好，都會破壞圍巖整體性，而且爆破后的沖擊波，會進一步加大破碎帶巖石裂隙發育，易導致圍巖承載能力下降，影響支護結構穩定性。（2）施工組織管理不完善，斷層破碎帶裂隙發育，錨桿安裝質量不好，錨固力低，支護質量不達標；圍巖暴露時間長未及時噴漿，造成圍巖風化。（3）巷道成型不好，造成局部應力集中點。

3 錨注加固技術

由以上分析看，該區域巷道變形嚴重是各種因素綜合作用的結果，普通錨網噴支護不能滿足其支護強度的要求。我們對現場變形及受力情況進行分析，決定對變形區域巷道按標準刷擴改造并噴漿后，及時進行注漿加固；同時刷擴期間嚴格作業標準，搞好支護質量，控制裝藥量，降低對相對穩定后的圍巖破壞。

成巷后進行打眼注漿作業，一方面使破碎松散巖石與水泥漿膠結后形成整體，改變圍巖松散破碎結構，提高其粘結力及圍巖強度，使圍巖為錨桿提供可靠地著力點，提高錨桿錨固力，充分發揮錨桿對松散巖層的錨固作用；另一方面利用水泥漿液充填圍巖裂隙，與錨網支護相結合形成多層組合拱，擴大支護結構的有效承載范圍，提高支護結構整體性和承載能力。

4 注漿設備材料及工藝

4.1 注漿設備材料

（1）注漿材料與注漿管：水泥漿為普通425#硅酸鹽水泥、水玻璃雙漿混合漿，雙漿配合比為：水玻璃用量為水泥重量的3%。水泥漿中水：水泥混合比為1：2。錨注加固采用麻繩和快硬水泥進行封孔。注漿管采用規格為直徑×壁厚=24mm×2.5mm的普通鋼管焊接制作，注漿管長度為1800mm，在桿體周圍預留五花型注漿孔，注漿孔規格為φ6mm，間距為100mm。注漿管靠近外側的一端留有絲口，絲口段長100mm，和φ19mm高壓閥快速接頭連接，用于高壓注漿。（2）注漿設備：注漿設備主要為注漿泵，型號為DL308型風動注漿設備，主要技術參數見表1。

4.2 注漿施工工藝

（1）工序：鉆孔→安裝注漿錨桿桿體→安裝注漿管→固定好注漿管→封孔→注漿→拆下注漿設備→錨固注漿錨桿。（2）注漿孔布置：每排布置7個注漿孔（底板2個、兩底腳各1個、拱頂3個），拱頂注漿孔采用五花型布置，注漿孔直徑27mm，深2000mm，注漿孔間距2000mm，排距2000mm（見圖1）。（3）安裝注漿管、封孔：安裝注漿管時，將預先準備好的注漿管投入到注漿孔，注漿管深入注漿孔1.7m，注漿孔深不得小于1.7m，注漿孔外預留不超過100mm的絲口；封孔：先用麻繩繞注漿管將其四周封堵嚴密，然后用2～3塊快硬水泥藥卷均勻將鉆孔封堵嚴密，確保不漏漿。（4）注漿：配制水泥漿：根據當班錨注加固用量，按水灰比取足量清水和水泥（篩去雜質）分別加入到拌料桶內，使用風動攪拌器攪拌均勻，攪拌時間不少于5分鐘。水泥漿配比完成后，再按雙漿配合比比例加入水玻璃，使用風動攪拌器攪拌均勻。

注漿：注漿前嚴格按照要求將注漿管與注漿泵連接，然后緩慢開動注漿泵以檢查與注漿泵連接的注漿管是否通暢、連接是否牢固，緩慢開閉2～3次。開動注漿泵進行注漿，注漿泵開啟后，方可加入注漿液。注漿時，由專人觀察注漿管及注漿孔情況，待注漿孔注滿漿時，關閉注漿泵。關閉注漿泵的同時，將注漿管處的高壓閥關閉，防止高壓漿液流出，等待注漿體凝固12小時，凝固期內嚴禁將高壓閥打開或卸下，凝固完畢后方可卸下連接頭。注漿時每個孔都應一次性注滿，其過程中停滯時間不得超過1分鐘，否則會堵管，注漿時若出現跑漏漿液的現象，在不停機的情況下，應及時用麻繩、快硬水泥封堵。

清洗設備：每次注漿作業完畢后，必須用清水將攪拌桶內外清洗干凈。

5 錨注加固技術應用效果

注漿后在刷擴區巷道拱頂、幫部、底板分別布置測點，通過現場數據分析，注漿后巷道圍巖變形速度明顯減小，巷道穩定下來，保證了南十一采區后續工程的如期進行，同時為今后類似地質條件下巷道支護提供了可靠的數據及理論參考。

6 結束語

（1）在圍巖破碎松散的巖巷中，采用錨網噴聯合支護再進行注漿加固的方法具有施工工藝簡單、勞動強度低、施工速度快、作業安全等特點，且施工質量是其他支護形式無法達到的。（2）錨注加固后巷道圍巖與支護層無明顯變形，有效提高了支護結構的整體承載能力，控制了巷道圍巖變形，避免了對巷道的再次破壞。

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