東灘煤礦回采巷道特殊地段的注漿錨索加固

1、東灘煤礦回采巷道特殊地段的注漿錨索加固郭景秋 駱 偉【兗礦集團(tuán)公司東灘煤礦，山東 鄒城市 273512】摘 要 介紹在回采巷道特殊地段采用高強(qiáng)度注漿錨索加固,指出大采深巷道和沿空巷道等的特殊地段采用注漿加固是完全可行的。關(guān)鍵詞 工作面順槽 特殊地段 注漿錨索 加固?hào)|灘煤礦由于采深大而且受沖擊地壓影響，巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈，尤其是它們的一些特殊地段圍巖變形和破壞更大，給巷道支護(hù)帶來(lái)了困難。4307工作面為孤島開(kāi)采工作面，運(yùn)輸巷道特別是47運(yùn)新增提的前后100m范圍內(nèi)出現(xiàn)頂板開(kāi)裂下沉，兩幫臌出，造成沿空側(cè)煤壁松軟、局部發(fā)生底臌，變形嚴(yán)重。為了加強(qiáng)巷道圍巖的支承能力和支護(hù)強(qiáng)度，對(duì)部分地段進(jìn)行加固。根據(jù)現(xiàn)

2、場(chǎng)實(shí)際情況，決定在幫部棚檔內(nèi)安設(shè)注漿錨索。1 巷道條件4307工作面為孤島采煤工作面，軌道運(yùn)輸順槽西鄰4308綜放工作面采空區(qū)，東鄰4306綜放工作面采空區(qū)，受沖擊地壓影響較大。4307運(yùn)輸順槽自47運(yùn)新增提開(kāi)始向N10°15'W方向沿3上煤底板掘進(jìn)，采用沿空送巷。3上煤厚4.95.8m，厚層狀結(jié)構(gòu)，為半暗型煤，裂隙發(fā)育且易冒落，局部分叉出3上A煤，堅(jiān)固性系數(shù)f值僅為1左右。3上煤直接頂以粉砂質(zhì)泥巖為主，易冒落，局部為粉砂巖，厚1.53.7m；老頂為灰白色中細(xì)砂巖，致密堅(jiān)硬，厚2.86.4m，局部較薄；底板為淺灰色粉砂巖，性脆，含植物化石碎片，厚2.73.5m。頂、底板巖石的

3、抗壓強(qiáng)度分別為31MPa、30.7MPa，3上煤的抗壓強(qiáng)度為12MPa、抗拉強(qiáng)度為0.27MPa，為典型的破碎結(jié)構(gòu)體。4307運(yùn)輸順槽的注漿錨索加固地段為47運(yùn)新增提上車、通道及47運(yùn)新增提向北至溜煤眼處，全長(zhǎng)105m。運(yùn)輸順槽凈寬4400、凈高3000，原支護(hù)方式為錨、網(wǎng)、帶支護(hù)。錨桿全采用左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿。頂部錨桿直徑22、長(zhǎng)2500，間排距800×800（）；幫部錨桿直徑20、長(zhǎng)2200。圖1 4307運(yùn)輸順槽施工地段平面示意圖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。它將錨固范圍內(nèi)的巖層加固并施加一定預(yù)應(yīng)

4、力，并利用水泥漿液把弱面與四周巖體重新膠結(jié)起來(lái)，提高圍巖的整體穩(wěn)定性。2.1 錨 索錨索采用雙股籠形錨索，為高強(qiáng)度、低松弛、韌性好的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，單股鋼絞線公稱直徑15.24、強(qiáng)度為1860MPa，破斷載荷不低于250kN。錨索長(zhǎng)7800，錨深7500，外露不超過(guò)300。錨索間排距為1000×2400（），最上部一排錨索距頂板800。它采用注水泥漿全長(zhǎng)錨固。錨索托盤(pán)采用12#槽鋼制作，長(zhǎng)度為1600。2.2 注漿材料與注漿管注漿用的水泥漿采用普通425#硅酸鹽水泥，水玻璃用量為水泥重量的3%。水泥漿中水：水泥為1：2。封孔材料采用細(xì)面紗和快硬水泥。注漿管采用普通焊接鋼管制作，內(nèi)徑15

5、、壁厚3.5。注漿管一端有M22的粗牙螺紋，螺紋段長(zhǎng)100。排氣管采用內(nèi)徑4、外徑6的塑料管。注漿管快速接頭采用外徑15鋼管接頭，另一端為19高壓閥快速接頭。2.3 注漿設(shè)備采用MODEL150型風(fēng)動(dòng)錨索注漿設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)如下：氣源壓力：0.50.63MPa；輸出壓力: 12MPa；耗氣量：50m3/h；氣缸直徑：15；出漿量：601pm；重 量：17.1kg。水泥漿攪拌機(jī)采用DTMK-1型風(fēng)動(dòng)攪拌設(shè)備。3 施工工藝注漿錨索施工工藝主要包括：鉆孔安裝錨索（事先固定好注漿管、排氣管）封孔注漿上托盤(pán)、緊固錨索。注漿錨索工藝系統(tǒng)見(jiàn)圖2。圖2 注漿錨索工藝系統(tǒng)3.1 鉆錨索孔錨索孔直徑65、深75

6、00。每幫布置2排錨索，間距1000，頂板以下800處鉆第一個(gè)錨索孔，頂板以下1800處鉆第二個(gè)錨索孔，排距2400。鉆每個(gè)孔需90分鐘，其中包括移鉆機(jī)時(shí)間。上部孔仰角在1014°，下部孔仰角在89°。3.2 安裝錨索固定注漿管時(shí)將20的注漿管用自粘帶固定在錨索的外端。注漿管深入錨索孔0.51.0m，外端露出錨索孔300。然后再固定排氣管。先將錨索拉直，把6的排氣管綁在距錨索頂端3050處，用膠帶將排氣管與錨索粘在一起，每隔1.5m固定一道，并保持排氣管暢通。排氣管尾部超出錨索外端23m。將帶有排氣管和注漿管的錨索送入鉆孔內(nèi)，安裝時(shí)注意排氣管、注漿管不能脫落。最后封孔。先用

7、棉紗將錨索四周封堵嚴(yán)密，再用快硬水泥將鉆孔封堵嚴(yán)密，確保不漏漿。3.3 注 漿 3.3.1 配制水泥漿按水灰比將清水和水泥（篩去雜質(zhì)）加入到拌料桶內(nèi)，攪拌均勻，攪拌時(shí)間不少于5分鐘。再按比例加入水玻璃。3.3.2 注 漿先開(kāi)動(dòng)注漿泵以檢查與注漿泵連接的注漿管是否通暢。關(guān)閉注漿泵，用連接頭連接好注漿管，并將排氣管放入盛滿水的桶內(nèi)。再次開(kāi)動(dòng)注漿泵進(jìn)行注漿，邊攪拌邊注漿。觀察排氣管，發(fā)現(xiàn)氣泡冒出最多時(shí)放慢注漿速度，待排氣管不再冒氣泡時(shí)表明錨索孔已注滿，關(guān)閉注漿泵。將注漿管處的高壓閥關(guān)閉，防止高壓漿液流出，卸下連接頭。注漿時(shí)每個(gè)孔都應(yīng)一次性注滿，其過(guò)程中停滯時(shí)間不得超過(guò)1分鐘，否則會(huì)堵管。注漿時(shí)若出現(xiàn)

8、跑漏漿液的現(xiàn)象，在不停機(jī)的情況下，應(yīng)及時(shí)用棉紗、快硬水泥封堵。3.3.3 清洗設(shè)備注漿作業(yè)完畢后，用清水將攪拌桶內(nèi)外清洗干凈。往桶內(nèi)加入清水，同時(shí)加入少量潤(rùn)滑油，開(kāi)動(dòng)注漿泵，將注漿泵內(nèi)殘留的漿液打出去。3.4 緊固錨索注漿過(guò)24小時(shí)后，上托盤(pán)緊固錨索。上下兩根錨索共用一根槽鋼，槽鋼外加弧形鋼板托盤(pán)、壓力碗。緊貼幫部后裝上錨具，將張拉千斤頂套在錨索上，掛好安全鏈，開(kāi)動(dòng)電泵張緊。4 注漿錨索加固效果分析在實(shí)際注漿施工中共安設(shè)了124根錨索。其中有1根錨索拉拔力不合格，其余123根錨索預(yù)緊力不小于100kN，最大達(dá)到400kN。當(dāng)工作面推過(guò)47運(yùn)新增提斜時(shí)，運(yùn)輸順槽及新增上車場(chǎng)、通道等巷道的兩幫雖有

9、變形但沒(méi)有臌出，從而減少了巷道兩幫維護(hù)工程量。這說(shuō)明采用注漿錨索加固提高了幫部的支護(hù)強(qiáng)度，取得了非常好的加固效果。采用注漿錨索加固、維修巷道有其優(yōu)越性，無(wú)論在支護(hù)的強(qiáng)度、剛度和安全可靠性上還是在占據(jù)巷道空間上都是架棚支護(hù)所不能相比的。它不受巷道斷面的限制，施工方便。與傳統(tǒng)架棚支護(hù)相比，注漿錨索施工方法簡(jiǎn)單、快速，輔助運(yùn)輸量減少，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕。錨索施工設(shè)備輕便，易于掌握，具有廣闊的推廣前景。每米巷道用注漿錨索加固的材料包括高強(qiáng)度錨索、注漿管、排氣管、水泥、水玻璃等費(fèi)用共計(jì)850.50元，而用架棚支護(hù)的材料包括12#礦工鋼梯形支架（復(fù)用2次）和坑木等費(fèi)用共計(jì)1382.70元。二者相比較，采用前者每米巷道可節(jié)約支護(hù)材料費(fèi)用532.20元。5 結(jié)論與建議采用注漿錨索加固首次在東灘礦應(yīng)用并獲得成功，表明大采深巷道和沿空巷道的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，為兗州礦區(qū)巷道特殊地段的加固、維修提供了一條新的有效途徑。建議在按規(guī)定的水灰比配置漿液時(shí)可加入一定量的砂子（粒徑小于2的中細(xì)紗），以便增大水泥漿的強(qiáng)度，提