注漿錨桿（索）在顧橋礦巷修施工中的應(yīng)用

1、注漿錨桿（索）在顧橋礦巷修施工中的應(yīng)用安徽省淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦修護(hù)一區(qū) 安徽淮南市232000摘要：針對(duì)顧橋礦復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道修護(hù)難度大，巷道失修率高，時(shí) 常出現(xiàn)無(wú)效修護(hù)和重復(fù)修護(hù)等問(wèn)題，提出了采用普通錨桿（索）噴+中空注漿錨 桿（索）聯(lián)合支護(hù)的方案，即采用以注漿錨桿（索）主動(dòng)支護(hù)為基礎(chǔ)的預(yù)應(yīng)力錨 注加固技術(shù)。介紹了中空注漿錨桿（索）支護(hù)原理、施工工藝，并在北一下山釆 區(qū)軌道下山上車場(chǎng)巷道修護(hù)施工中進(jìn)行了試用。試用結(jié)果表明：采用新型 中空注漿錨桿（索）能夠有效地提高巷道圍巖強(qiáng)度和自承能力，巷道穩(wěn)定期延長(zhǎng)， 較好地控制了巷道圍巖變形。關(guān)鍵詞：高應(yīng)力復(fù)雜地質(zhì)條件；中空注漿錨桿（索人聯(lián)合支護(hù)1概況

2、北一下山采區(qū)軌道下山上車場(chǎng)巷道為采區(qū)系統(tǒng)生根巷道，巷道位 于口2煤層頂板、煤層底板，距13j煤層底板最近距離不到6m,北側(cè)有 北一下山采區(qū)13j膠帶機(jī)下山和北一下山采區(qū)13j巖石回風(fēng)下山，南側(cè)有北一 下山采區(qū)11-2煤層回風(fēng)下山、北一下山采區(qū)-850m以下瓦斯治理排肝斜巷、-850m以下瓦斯治理排肝車場(chǎng)和北一下山采區(qū)煤層回風(fēng)下山，且1121（3）、 1122 （3）、1121 （1） 1122 （1）采煤工作面均己回采結(jié)束，巷道交叉重疊較多， 巷道圍巖以砂質(zhì)泥巖及粘土巖為主。由于受地壓和工作面重復(fù)采動(dòng)影響，巷道嚴(yán) 重變形，嚴(yán)重影響行人、打運(yùn)安全，為了保證該巷道能滿足安全生產(chǎn)需要，必須 要對(duì)該巷

3、道進(jìn)行修護(hù)加固。圖3-2 13-1軌道下山上車場(chǎng)第三次修護(hù)前巷調(diào)示意圖2巷道變形特征及其修護(hù)加固技術(shù)思路、對(duì)策2.1北一 13-1軌道下山上車場(chǎng)巷道變形特征通過(guò)對(duì)該段巷道設(shè)點(diǎn)觀測(cè)分析，巷道變形和破壞特征具有以下特點(diǎn)：1）巷道兩幫、頂?shù)装逡平亢艽?，一般?.23.0米。2）成巷初期，特別是在采、掘動(dòng)壓顯現(xiàn)期，變形速率非常大，最大的達(dá) 116mm/月。3）巷道圍巖變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，具有明顯的流變性。4）巷道圍巖變形易受擾動(dòng)性。受采動(dòng)影響后，其變化和破壞程度明顯 加劇。2.2 ±車場(chǎng)巷修加固技術(shù)思路自北一下山采區(qū)13-1軌道下山上變坡點(diǎn)至1123（3）提料斜巷段約210m 區(qū)段，巷道斷面由

4、半圓拱型變成尖頂形狀，表現(xiàn)為兩幫整體內(nèi)移，底板鼓起，頂 板下沉，巷道變形劇烈，巷道圍巖破碎嚴(yán)重。該段巷道在七年服務(wù)年限內(nèi)，已進(jìn) 行了 23次幫、頂刷擴(kuò)（累計(jì)刷擴(kuò)厚度最大達(dá)3.0米），48次臥底修護(hù)施工（累 計(jì)臥底厚度最大達(dá)4.5米）如圖32。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，對(duì)于受疊加動(dòng)壓影響的永久巷道，在不均勻高 應(yīng)力動(dòng)壓影響下，巷道將發(fā)展出極限隱性拱，并最終導(dǎo)致支護(hù)失效。由于該段巷 道圍巖松軟破碎，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，周邊巷道彼此疊加，相互影響，再加上巷 道周邊采、掘活動(dòng)頻繁，動(dòng)壓顯現(xiàn)互相疊加，通常采用的單一的主動(dòng)加固支護(hù)方 式（噴注漿、錨網(wǎng)支護(hù)等）收效其微，為此該段加固的技術(shù)思路應(yīng)采用普通錨（桿、 索）網(wǎng)

5、噴+中空注漿錨桿（索）聯(lián)合支護(hù)的方案。其原理就是利用注漿錨桿注漿 充填淺部圍巖裂隙，利用注漿錨索注漿充填深部圍巖裂隙，以形成的多層組合拱 結(jié)構(gòu)，即采用以錨桿錨索主動(dòng)支護(hù)為基礎(chǔ)的預(yù)應(yīng)力錨注加固技術(shù)，從而擴(kuò)人了支 護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力，增強(qiáng)其抗擾動(dòng)能 力，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)修護(hù)后巷道的服務(wù)年限。2.3巷修加固技術(shù)對(duì)策2.3.1采用以中空錨桿（索）主動(dòng)支護(hù)為基礎(chǔ)的預(yù)應(yīng)力錨注加固技術(shù)預(yù)應(yīng)力錨注加固技術(shù)就是將注漿加固與錨桿（索）支護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái), 錨桿錨索支護(hù)可以施加較大的預(yù)緊力，屬于主動(dòng)支護(hù)，它可以強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度、改 變圍巖受力狀態(tài)，提高圍巖的承載能力。但在修復(fù)巷道中，由于

6、圍巖松軟破碎, 可錨性差是造成錨固力低和失效的重要原因。樹(shù)脂端部錨桿和錨索雖然施工簡(jiǎn)單 快捷，同吋可以快速施加較大的預(yù)緊力，然而其錨固方式為端部或局部錨固，錨 固的有效性更大程度上依賴于錨桿錨索兩端巖體的穩(wěn)定性。一旦錨桿錨索兩端松 動(dòng)破壞，必然導(dǎo)致錨桿錨索失效。預(yù)應(yīng)力錨注加固技術(shù)是錨桿（索）支護(hù)與注漿 加固的有機(jī)結(jié)合，它是以樹(shù)脂局部錨固錨桿、錨索為基礎(chǔ)，以注漿加固為主的一 種支護(hù)及加固圍巖的方法。注漿加固區(qū)的形成及錨桿（索）全長(zhǎng)錨固的實(shí)現(xiàn)，不 僅可以將破碎或軟弱的巖體膠結(jié)在一起，為錨桿和錨索提供可靠的著力基礎(chǔ)，而 口通過(guò)漿液充填孔壁使錨桿和錨索對(duì)松碎圍巖的錨固作用得以充分發(fā)揮，中空注 漿可以使

7、錨桿（索）的作用原理得到充分發(fā)揮，中空注漿錨桿（索）可以使注漿 位置空間更具有針對(duì)性和方向性，二者相輔相成，合力增強(qiáng)巷道周邊圍巖的穩(wěn)定 性和自我承載能力。2.3.2中空注漿錨索支護(hù)原理中空注漿錨索是一種新型支護(hù)技術(shù)。它不僅具有普通錨索的吊、擠壓加 固、組合拱及鍥固等作用外，還具有一下主要支護(hù)作用：1）改善圍巖性質(zhì)，提高圍巖承載能力。2）中空注漿錨索注漿后，全長(zhǎng)錨固，與圍巖形成一個(gè)整體。3）高預(yù)應(yīng)力錨索。中空注漿錨索索體采用高度螺旋筋預(yù)應(yīng)力鋼絲編絞 而成，特別適用于施加高預(yù)應(yīng)力。施工吋，先將錨索張拉至設(shè)計(jì)錨固力，再進(jìn)行 高壓注漿，巖體壓力荷載便通過(guò)錨索傳遞到深部穩(wěn)定的巖體，從而更有效控制巷 道變

8、形。4）強(qiáng)化組合拱。利用中空注漿錨索注漿充填圍巖裂隙，配合錨網(wǎng)噴支 護(hù)，形成一個(gè)多層有效組合拱，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿（索）兩端壓縮組合拱及漿 液擴(kuò)散加固拱，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。3巷修加固方案設(shè)計(jì)巷道采用直墻半圓拱形，巷道斷面規(guī)格寬×高：5800×4600mmo巷修加固形式：預(yù)應(yīng)力錨注支護(hù)。1）臥底、拆棚及刷擴(kuò)為便于巷道修復(fù)，巷修前先對(duì)施工段進(jìn)行臥底，然后再進(jìn)行刷擴(kuò)。刷擴(kuò) 施工必須要在臨吋支護(hù)下進(jìn)行，要求刷擴(kuò)長(zhǎng)度夠打錨桿時(shí)必須要及時(shí)施工錨桿及 錨索，即按照拆一錨一的循環(huán)方式進(jìn)行施工。掛設(shè)1800×1000mm鋼筋網(wǎng)， 鋼筋網(wǎng)

9、之間必須壓茬，壓茬不小100mm,鋼筋網(wǎng)之間使用14#鐵絲連接，錨桿 施工壓茬處。2）普通錨桿及中空注漿錨桿支護(hù)擴(kuò)刷后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行普通錨桿及中空注漿錨桿支護(hù)。為降低成本，中空注 漿錨桿間隔布置，中空注漿錨桿的間排距為2400×2400mm,普通錨桿間排 距為800×800mmo即每施工3排錨桿，其中二排全部為普通錨桿，另一排 沿巷道周邊每隔2根普通錨桿施工1根注漿錨桿，中空注漿錨桿規(guī)格：φ24×2530mm,普通錨桿規(guī)格：φ22×2500mm,每根中空注 漿錨桿放置1卷z2380樹(shù)脂錨

10、固劑，每根普通錨桿放置2卷z2380錨固劑，錨桿 預(yù)緊力矩不小于200nm （圖4-1 ）o4）常規(guī)錨索支護(hù)錨索長(zhǎng)度是錨索支護(hù)的最重要的參數(shù)，確定錨索長(zhǎng)度的主要依據(jù)是頂板 巖性結(jié)構(gòu)及巷道斷面，由于該巷道寬度為5.8m,若兩幫各按松動(dòng)0.6m考慮，則 巷道的實(shí)際跨度將達(dá)到7m,根據(jù)自然冒落拱理論，錨索規(guī)格設(shè)計(jì)為 φ21.8×7700mm,錨索間排距：1200×800mmo為便于對(duì)深部圍巖進(jìn)行注漿加固，注漿錨索也是 間隔布置，即每施工3排錨索，其中兩排全部為普通錨索，另一排沿巷道周邊每 隔1根普通錨索施工1根注漿錨索，每根常規(guī)錨索放置3卷z2

11、380樹(shù)脂錨固劑, 常規(guī)錨索緊跟刷擴(kuò)迎頭施工，普通錨索張拉預(yù)緊力不小于120kno5）噴漿為了防止中空錨桿注漿時(shí)漏漿，注漿前必須要對(duì)巷道進(jìn)行噴漿，噴漿材 料可選用東華歐科生產(chǎn)的具有早強(qiáng)、速凝特性的kwps-1qz礦用無(wú)機(jī)速凝噴射復(fù) 合砂漿，噴層厚4050mm （注：中空注漿錨桿位置噴層厚度不小于50mm）。6）中空錨桿注漿技術(shù)要求中空錨桿注漿材料為東華歐科生產(chǎn)的久米納礦用無(wú)機(jī)充填加固材料，水 灰比0.30.5,注漿壓力：34mpa,注漿穩(wěn)壓時(shí)間35分鐘，注漿順序：由 兩幫到頂板、由上到下，中空錨桿注漿在巷道噴漿后進(jìn)行。7）中空錨索支護(hù)注漿技術(shù)要求由于該巷道為永久巷道，服務(wù)吋間長(zhǎng)，設(shè)計(jì)中空注漿錨

12、索的目的是為了 實(shí)現(xiàn)巷道深部圍巖的注漿加固及常規(guī)錨索的全長(zhǎng)錨固，中空注漿錨索規(guī)格設(shè)計(jì)為 φ22×7300mm,每根錨索放置2卷z2380樹(shù)脂錨固劑，張拉預(yù)緊力不小 于lookno中空錨桿注漿完畢后，在預(yù)留施工中空錨索位置安裝中空注漿錨索, 注漿材料仍為東華歐科生產(chǎn)的礦用充填加固注射砂漿，水灰比0.30.5,注漿壓 力：8-10mpa,注漿穩(wěn)壓吋間35分鐘。為了提高深部圍巖的注漿效果，必須 要打一注一。3.1中空錨桿安裝施工工藝1）按設(shè)計(jì)要求沿巷道周邊施工中空錨桿孔。用單體錨桿鉆機(jī)按設(shè)計(jì)孔 位打錨桿眼。2）送樹(shù)脂藥卷：向錨桿孔裝入錨固劑，然后利用中空錨桿慢慢將

13、樹(shù)脂 藥卷向孔底推入。3）攪拌樹(shù)脂：用攪拌接頭將鉆機(jī)與錨桿螺母連接起來(lái)，然后升起鉆機(jī) 推進(jìn)錨桿，至頂板巖面500800mm時(shí)開(kāi)始攪拌，緩慢升起鉆機(jī)并保持?jǐn)嚢?0s 后停機(jī)。4）緊固錨桿：50 s后再次啟動(dòng)鉆機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊推進(jìn)，錨桿螺母在鉆機(jī)的 帶動(dòng)下打開(kāi)，同時(shí)并實(shí)現(xiàn)緊固。5）注久米納礦用無(wú)機(jī)充填加固材料，實(shí)現(xiàn)錨桿注漿加固及全長(zhǎng)錨固。 注漿過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)泄漏嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵。3.2中空錨索安裝施工工藝1）按設(shè)計(jì)要求沿巷道周邊施工中空錨索孔。用單體錨桿鉆機(jī)按設(shè)計(jì)孔 位打錨索眼。2）送樹(shù)脂藥卷：向錨索孔裝入錨固劑，然后利用中空錨索慢慢將樹(shù)脂 藥卷向孔底推入。3）攪拌樹(shù)脂：用攪拌接頭將鉆機(jī)與錨索連接起來(lái)

14、，然后升起鉆機(jī)推進(jìn) 錨索，至頂板巖面500800mm時(shí)開(kāi)始攪拌，緩慢升起鉆機(jī)并保持?jǐn)嚢?0s后停 機(jī)。4）張拉鋼絞線：停機(jī)30min后，依次安裝止?jié){塞（止?jié){塞為橡膠軟管 和pvc硬管組成的雙止?jié){管，先裝橡膠軟管，后裝pvc硬管）、托盤、錨具，兩 人一起將張拉千斤頂套在錨索上并用手托住，然后開(kāi)泵進(jìn)行張拉，并注意觀察壓 力表讀數(shù)，要求錨索張拉預(yù)緊力不小于120kno5）注久米納礦用無(wú)機(jī)充填加固材料，實(shí)現(xiàn)錨桿注漿加固及全長(zhǎng)錨固。 注漿過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)泄漏嚴(yán)重，應(yīng)及吋進(jìn)行封堵。4礦壓觀測(cè)與分析為了驗(yàn)證新支護(hù)技術(shù)的支護(hù)效果，我們采取了以礦壓顯現(xiàn)為依據(jù)，通過(guò) 新、i口支護(hù)方法對(duì)比，分析其優(yōu)劣性。4.1礦壓觀測(cè)

15、站布置在原支護(hù)巷道設(shè)置1、5號(hào)二個(gè)觀測(cè)站，分別布置一組巷道幫、頂板位 移觀測(cè)點(diǎn)；在新型支護(hù)巷道實(shí)驗(yàn)段設(shè)置2、3、4號(hào)三個(gè)觀測(cè)站，分別布置一組巷 道幫、頂板位移觀測(cè)點(diǎn)；如圖514.2礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)分析由觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，軌道下山上車場(chǎng)巷道頂板、兩幫位移量如圖表54、圖55和圖56所示。由圖53、54和55可知，修護(hù)巷道在施工結(jié)束初期，兩幫、頂板位移 量較大,35d之后二幫位移量逐漸趨于穩(wěn)定；25d之后頂板位移量逐漸趨于穩(wěn)定； 且新型支護(hù)巷道兩幫、頂板位移量較原支護(hù)巷道兩幫頂板位移量明顯減少。綜合上述分析，采用以中空注漿錨桿（索）主動(dòng)支護(hù)為基礎(chǔ)的預(yù)應(yīng)力錨 注加固技術(shù)，有效地控制了復(fù)雜地質(zhì)條件下修護(hù)后巷道的變形，為解決顧橋礦復(fù) 雜地質(zhì)條件下巷道修護(hù)難度大，經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)效修護(hù)和重復(fù)修護(hù)等疑難問(wèn)題，找出 了一條新方法。5結(jié)論1）通過(guò)分析顧橋礦在北一 軌道下山上車場(chǎng)巷道修護(hù)變形特點(diǎn)，采 用錨索網(wǎng)噴+中空注漿錨桿（索）聯(lián)合支護(hù)，改善了圍巖結(jié)構(gòu)，大大提高了復(fù)雜 地質(zhì)條件下巷道圍巖的自承能力，降低了巷道修護(hù)后的變形量，延長(zhǎng)了修護(hù)巷道 的服務(wù)年限。2）中空注漿錨索索體采用高度螺旋筋預(yù)應(yīng)力鋼絲編絞而成的新型支護(hù) 材料，特別適用于施加高預(yù)應(yīng)力。施工吋，先將錨索張拉至