2煤輔運巷注漿錨索加固及堵水施工技術措施

1、目 錄第一章 工程概況2第二章 施工方案2第三章 注漿方式及注漿孔布置8第四章 注漿工藝11第五章 安全技術措施11第六章 施工組織及工期12第七章 驗收評定及總體效果評定13第一章 工程概況紅柳煤礦2煤輔運大巷4#聯(lián)絡巷附近40m頂板出現(xiàn)大面積淋水，并有壓力顯現(xiàn)，雖然礦方采用了單體液壓支柱。一梁三柱支護，仍存在嚴重的安全隱患，根據(jù)我方現(xiàn)場考察和礦方提供的資料，該巷道老頂?shù)闹绷_組下段為粗砂巖孔隙水含水層；直接頂為灰色、灰白色細砂巖和粉砂巖泥巖組成的復合型頂板，波狀層理，遇水變軟；直接頂下偽頂為黑灰色薄層狀炭質(zhì)泥巖，遇水變軟，易脫落，老頂含水層水源通過其直頂?shù)募毶皫r局部裂隙發(fā)育地段道入巷道，導致

2、其頂板長期在水源的浸泡下，穩(wěn)定性急差，極易冒落，目前在2煤輔運大巷4#聯(lián)絡巷附近40m工作面頂板破碎淋水處采用打設錨索注漿、并加固堵水。第二章 施工方案1、總體方案針對此現(xiàn)象，礦方結(jié)合山西安明宏遠防水材料有限公司以往的技術經(jīng)驗共同研制了一套頂板加固治理措施。根據(jù)現(xiàn)場情況先對頂板出水點處，鉆泄水孔，對頂板水源進行分流；然后在頂板上布置一序預應力注漿錨索孔、提高頂板支護強度；在注漿錨索排距之間布置二序加密注漿鉆孔，采用山西安明宏遠防水材料有限公司生產(chǎn)FSS化學加固材料、FSS-1化學加固材料，通過注漿錨索孔和加密孔對頂板進行注漿加固，再一次提高頂板巖層整體承壓能力，穩(wěn)定頂板，最大程度的消除安全隱患

3、。2、 預應力中空注漿錨索支護機理預應力注漿錨索支護技術是一種將注漿加固技術、柔性錨索加固技術與傳統(tǒng)錨噴支護技術有機地結(jié)合在一起的綜合加固支護技術方法。它綜合了預應力錨索支護技術和注漿加固技術的所有優(yōu)點，并在此基礎上衍生出了許多新的特點，成為解決高應力工程軟巖巷道安全維護的有效手段，它與過去傳統(tǒng)使用的小孔徑錨索有很大不同：傳統(tǒng)使用的錨索是先注漿后再進行張拉，錨索的預緊力主要集中在孔口較短范圍內(nèi)錨索上，其深部較大范圍內(nèi)的錨索則沒有形成預應力，不能在錨索全長范圍內(nèi)形成預應力，錨索深部的錨固力是在相應深部巖層變形后才產(chǎn)生的，變形量越大，錨索的受力也越大，但錨索錨固力的產(chǎn)生是建立在以巖層變形為代價的基

4、礎上的，這不屬于主動支護，因而也不能充分發(fā)揮錨索的整體效果。全長預應力注漿錨索具體施工工藝是采用注漿的方法首先將預應力錨索一端固定在巷道底板深部穩(wěn)定圍巖中，然后進行初次張拉，給錨索另一端施加一定的主動作用力，使錨索具有一定的預應力。在此基礎上再進行錨索全長范圍內(nèi)的高壓注漿，待漿液凝固后，再對錨索進行最后張拉，并張拉至設計錨固力值，保證錨索在全長范圍內(nèi)具有較高的預應力，真正實現(xiàn)錨索對破碎巖層的主動支護，巖體壓力荷載便通過錨索被傳遞到深部穩(wěn)定的巖體，深部穩(wěn)定的巖層自穩(wěn)潛能得到充分發(fā)揮，從而可以有效控制巷道頂板變形。注漿在預應力錨索復合支護中起著重要作用，注漿不僅能通過約束和固定錨索對巖體起到加固穩(wěn)

5、固作用，而且漿液還可滲透到巖體裂隙內(nèi)，對巖體起到膠結(jié)作用，提高了巖體的整體性。注漿后，預應力錨索周圍的巖體得到膠結(jié)和改善，錨索和周圍巖體之間的部分裂隙被注漿漿液凝膠體所充實。周圍巖體對錨索的握裹力增大，且錨索延長受到的摩擦阻力作用得到提高，則錨索的抗移出能力得到增強。在預應力錨索的作用下，錨索將巷道頂板表面圍巖與深部穩(wěn)定巖層緊密地聯(lián)系在一起，共同承載，提高了巖體的整體抗變形能力。此外，破碎巖體經(jīng)過注漿并布設錨索后，巖體的彈性模量（巖體彈性模量是反映巖體強度和變形量的重要指標）有較大提高，并改善了巷道頂板巖體的應力狀態(tài)，從而提高巖體強度并減少其變形。巖體變形量的減小等于巖體抗變形能力的提高。3、

6、預應力中空注漿錨索特點及技術參數(shù)預應力中空注漿錨索滿足MT/T942-2005企業(yè)標準，并具有以下特點：1、 錨索鎖體為新型中空結(jié)構，自帶注漿芯管，采用反向注漿方式，不僅消除了產(chǎn)生空洞的可能，保證錨固漿液充滿鉆孔，而且省去了排氣管和注漿管專用接頭(直接利用螺紋鎖緊機構作為注漿管接頭)，也無需在現(xiàn)場綁扎注漿管，排氣管以及封堵注漿孔，使施工工藝大為簡化。2、 鎖體上部為攪拌樹脂藥卷端錨，下端采用施加預應力，而對于自穩(wěn)能力差的頂板巖層又是非常有利和必要的；此外，錨索安裝后能夠與錨桿同步承載，形成整體支護作用，對保證支護效果非常有利。3、 注漿可以安排在迎頭后方一定距離將一定范圍的錨索一次注完。4、

7、在保證注漿通徑的前提下，使鎖體直徑達到最小化，實現(xiàn)了小孔徑、大噸位，鎖體結(jié)構本身滿足高壓注漿的要求，可以實現(xiàn)錨注結(jié)合。5、 外露與普通錨索一樣，不影響巷道有效高度。主要技術參數(shù)：型號SKL22-1/1670外徑mm22桿體重量kg/m2破斷載荷KN420延伸率%4.5適應孔徑mm3245（考慮錨固的孔徑）長度mm6000-10000風動注漿系統(tǒng)：輸出壓力67 Mpa工作氣壓0.40.6 Mpa重量30KG耗氣量3 m3/ 分鐘最大出漿量60L/min攪拌桶150L4、FSS化學加固材料介紹FSS化學加固材料是由A、B兩種組份組成，雙組分的化學漿材在泵壓的作用下，以1：1的體積比注入煤層、巖層破

8、碎帶或斷層破碎帶的煤巖體裂隙中，以孔口管射漿段為中心，呈球型樹根狀向四周滲透和擴散，并且在材料自身發(fā)泡、膨脹的推動下，滲透到圍巖的深部微細裂隙內(nèi)，漿材膠凝后將松散、破碎的煤巖體膠結(jié)在一起，起到擠壓充填、粘接補強且具有一定塑性變形能力的作用。FSS化學加固材料主要性能指標如下:(1)固化時間2035s(2) 固結(jié)體密度 220550kg/m3(3) 抗壓強度 2030MPa(4) 黏結(jié)強度 23MPa(5) 漿液密度 1250kg/m3(6) 漿液粘度 125300mPas (7) 雙液混合比 1 : 1 (8) 膨脹倍數(shù) 255、施工步驟本次施工分三個步驟，一是：針對輔運巷頂板破碎淋水比較集中

9、處的地方鉆設泄水分流孔，集中導水，減少前期加固巖層水壓對加固漿液擴散的影響。二是:對頂部布置一序預應力中空注漿錨索，高壓注入FSS-1化學加固材料，加固頂板煤巖破碎體，提高頂板整體性、抗壓性，和隔水作用，三是：針對直接頂范圍，布置二序加密注漿孔，對巷道頂板范圍進行加密FSS材料注漿。第三章 注漿方式及注漿孔布置一、預應力中空注漿錨索的布置方式1、錨索沿巷道頂板斷面均勻布置，錨索鉆孔孔徑32mm，孔深9700mm，垂直向上。2、巷道頂板寬7000 mm，錨索孔與兩幫間距為1100mm，間距1600mm，排距1600mm，一梁四索布置。（如圖1） 錨索孔與注漿孔平面布置圖3、錨索設計長度為1000

10、0mm，錨深暫定為9700mm（2煤頂板為泥巖及粉砂巖厚度為8.6米，以上為粗砂巖含水層）。錨索孔深誤差100mm，安裝槽型鋼梁、組合托盤及索具，利用專用張拉裝置逐根拉緊，注漿前錨索預應力120180KN，注漿后錨索預應力為180KN230KN，最大錨固力260KN，最低破斷力420KN。卸下千斤頂，外露長度不得超過300mm，托梁采用14#槽鋼加工（礦方負責提供），長度5800mm，一梁四索布置，中部開孔。鐵托板規(guī)格250mm，邊緣厚度16mm，中部厚度23mm換用液壓剪切斷多余的鋼絞線。見附圖二、注漿孔數(shù)及其布置1、注漿孔與錨索孔交叉成三花型布置，每排5個孔，垂直向上，排間距為1600m。

11、孔徑為42mm，注漿管采用40mm無縫鋼管，孔深4000mm，針對頂板破碎嚴重部位，鉆孔設計深度根據(jù)現(xiàn)場情況，做相應的調(diào)整（加深至5米、6米）。三、注漿方式注漿順序按孔號排列順序進行，先注兩側(cè)錨索孔，完成后再注中間錨索孔（根據(jù)注漿段長依次按序施工），在錨索孔全部注漿完成后，進行加密注漿孔注漿（根據(jù)注漿段長依次按序施工），漿液采用純壓式注漿一次性完成。第四章 注漿工藝第一節(jié) 注漿設備和結(jié)構一、注漿設備1、注漿泵：選用山西安明宏遠特種防水材料廠生產(chǎn)的2ZBQ-6/12型煤礦用雙液注漿泵，其技術特征如下。2ZBQ-6/12型煤礦用雙液注漿泵技術參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值最大排量L/min20

12、壓力MPa0-15漿液組分比（可調(diào)節(jié)）1:（1-4）整機重量90kg進氣壓力（MPa）0.2-0.8耗氣量1.8噪聲聲壓等級95適用介質(zhì)化學漿液外形尺寸(mm)650*425*745作用類型柱塞二、施工準備1）孔口定位：根據(jù)方案設計標定孔口位置；2）清理孔口：開鉆前將孔口附近浮渣清除干凈；3）連接風、水管路：用25mm高壓管從主管道上將壓風（風壓不低于0.4MPa，風量不低于12 m3/min）接至鉆機，端頭安裝25高壓球閥。用10mm高壓管將水（水壓不低于0.4MPa，有效流量不低于2m3/h）接至施工地點。三、注漿參數(shù)1、注漿壓力：注漿壓力是推動漿液在裂隙及溶洞內(nèi)運動、擴散、充塞壓實的動力

13、。是注漿參數(shù)中最重要的參數(shù)之一，亦可人為控制，從而達到預期效果，一般來講，注漿壓力可人為控制，注漿壓力應由低向高逐漸過渡，在注漿剛開始的前幾個孔，注漿壓力要控制低一些，在0.2-1MPa,一次注漿達不到終壓而注入量較大時，可在低壓下結(jié)束注漿，而后復注，直到本孔段達到終壓，后注孔，因巖層的大中裂隙已被充塞，初期壓力就較高，因此注漿終壓常要比前期高2-3Mpa，注漿時間在30-40分鐘后，停止注漿，觀察其效果，以保證注漿效果。注漿壓力的主要影響因素是巖層裂隙大小，漿液的濃度和注漿量。裂隙大小不易控制，所以通過掌握漿液的濃度的變化及調(diào)節(jié)泵量的大小來控制壓力的變化，預應力注漿錨索壓力暫定3-5Mpa，

14、加密注漿孔壓力暫定3-5Mpa，施工時根據(jù)實際情況可做調(diào)整。四、漿液注入量 注入的漿液在地層、頂板裂隙內(nèi)形成一個基本的封閉的注漿帷幕。注入量采用下列公式計算：單孔注入量：QALR2 式中：A漿液損失系數(shù)（取1.21.5）L注漿段長 mR漿液擴散半徑（取0.63m）巖石裂隙率（0.33）漿液充填系數(shù)（0.70.9）Q1.283.140.921.50.9125041.2KG注漿段總注入量（Q0）Q0=NQ =52041.2=21424 KG式中：N注漿孔數(shù)目（個）（按100米計算） Q0注漿段總注入量以上皆是按理論及經(jīng)驗公式計算，因受到各種地質(zhì)因素的限制，與實際存在著一定的差異，具體用量根據(jù)施工的

15、實際用量核算。第五章 安全技術措施為保證注漿質(zhì)量和施工安全特制定本措施，所有參與注漿人員必須熟知本措施并保證在實際工作中嚴格遵守。1、 注漿人員在施工期間必須佩戴眼鏡、手套等用品。施工現(xiàn)場必須備有一定容量的清潔用水。2、 嚴禁將注漿材料混淆，尤其在向吸漿桶內(nèi)倒?jié){時。3、 在操作封孔時，不能正面面對人，必須在管內(nèi)脈沖壓力釋放后再開啟閥門。4、 注漿前方觀察人員要佩戴好防護用品，必須在施工影響區(qū)域以外，遠距離觀察頂板及兩幫情況，隨時與司泵人員取得聯(lián)系。5、 司泵人員應密切注意泵的壓力和吸漿量的變化，并隨時與前方觀察人員聯(lián)系。6、 配漿人員應保持漿液不吸空，隨時觀察泵的吸漿情況，保持兩漿液的配比協(xié)調(diào)

16、。7、 注漿完畢后，應立即用機油或清水清洗，兩管路應分別吸入，不得混淆。清洗完畢后應將泵、管路等歸整。8、 如漿液不慎濺到皮膚或眼睛內(nèi)，應立即用大量清水沖洗。9、 高空作業(yè)鉆孔、注漿時應規(guī)定佩戴安全帶，防止墜落。 10、施工完畢后，搞好施工區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)生。第六章 施工組織及工期一、作業(yè)方式：山西安明宏遠防水材料有限公司將注漿泵、材料等準備完畢并運抵礦上。礦方負責將注漿設備、材料等安全運抵施工現(xiàn)場碼放好，工程結(jié)束后，礦方負責將施工設備升井。二、人員配備1、錨索注漿加固按每天二班12小時作業(yè)，每班5人。三、工 期合理的施工組織，對縮短工期提高效率非常關鍵，本次工程施工錨索注漿工期暫定為40天，根據(jù)實際施工量進行核算。第七章 驗收評定標準1.注漿錨索沿巷道頂板斷面均勻每排布置4根；間距1600mm(誤差100mm)；排距1600mm (誤差100mm)。巖層破碎嚴重處排距1200mm(誤差100mm)2.注漿孔沿巷道頂板斷面均勻每排布置4根；注漿孔間距1600m