注漿錨索在深部破碎圍巖巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

1、注漿錨索在深部破碎圍巖巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用摘要：在深部巷道中由于受深井地壓影響，造成巷道頂板下沉、變形嚴(yán)重，嚴(yán)重影響礦井的安全，為了防止巷道頂板下沉、變形，圍繞深部復(fù)雜軟巖巷道穩(wěn)定性控制研究存在的主要問(wèn)題，制定方案巷道在特殊地段及條件采用高強(qiáng)度注漿錨索加固的方案，研究成果對(duì)深部破碎松軟圍巖巷道支護(hù)、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)重的巷道支護(hù)具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：深井地壓巷道；破碎松軟圍巖；注漿錨索加固中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AGrouting Anchor Cable In The Deep Rock Roadway Supporting Tech

2、nology Zhang Xiaofeng, Mi Wen Chuan, Zhang Fangyun(China coal fifth construction Co., LTD The forty-ninth Engineering Department，Handan，Hebei 056003，china)Abstract ：In the deep roadway in deep ground pressure effect caused by the tunnel roof subsidence, deformation, serious, serious impact on mine s

3、afety, in order to prevent the roof subsidence, deformation, surrounding the deep and complex soft rock roadway stability control of the main problems, make plan of roadway in special areas and conditions by using high strength grouting anchor cable reinforcement scheme research on deep, broken soft

4、 rock roadway, large span underground chamber, fault fracture zone, heavy section intersection, the stress concentration area in the roadway as well as affected by dynamic pressure of severe roadway have draw lessons from a meaning.Key words： Deep well pressure roadway; broken soft rock; grouting an

5、chor cable reinforcement中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A1 前言趙樓礦井隸屬于兗煤菏澤能化公司，由煤炭工業(yè)部濟(jì)南煤炭設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，井田面積144.89Km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，服務(wù)年限59.5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，1302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3.605.74m，平均4.67m，該工作面煤層底板標(biāo)高為-860-940m，實(shí)際煤層埋藏深度為900980m。根據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所在ZL-2、ZL-3孔中采用水壓致裂方法進(jìn)行

6、的原地應(yīng)力測(cè)量研究成果，垂直應(yīng)力基本等于按照上覆巖層厚度和容重計(jì)算的垂直應(yīng)力，故1302工作面順槽及切眼的支護(hù)效果必須能夠滿足抵抗深井地壓的需要。分析該工作面處于地應(yīng)力集中區(qū)域，在 1302切眼及兩端頭共300m范圍內(nèi)巷道頂板打注漿錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。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)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

7、力420KN，安裝孔徑28mm。錨索間排距24001600mm，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20220220mm鋼板制作。圖1 注漿錨索注漿結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Grouting anchor grouting structure diagram2.2 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%；（2）1d抗壓強(qiáng)度：25MPa，28d強(qiáng)度72 MPa；（3）ACZ-1型水泥注漿添加劑添

8、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2.3.1 MQT-130型錨桿鉆機(jī)，用于打頂部錨索孔及安裝錨索。2.3.2 鉆頭：金剛石鉆頭。2.3.3 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：0.5-0.63 MPa；氣缸直徑150mm；輸出壓力輸出壓力：7 MPa；出漿量：60 L/m；耗氣量：50 m3/h；重量：17.1 Kg2.3.4 水泥漿攪拌機(jī)采用風(fēng)動(dòng)攪拌設(shè)備。圖2 注漿系統(tǒng)實(shí)物照片F(xiàn)ig. 2 Grouting system real photo3 施工工藝注漿錨索施工工藝主要包括：鉆錨索孔安裝錨索配料注漿清洗

9、設(shè)備。31 鉆錨索孔鉆孔采用28mm金剛石鉆頭，鉆孔直徑28mm、深5700mm，間排距2400mm1600mm。32 安裝錨索用中空注漿錨索把MSCK2340型及MSK2340型錨固劑依次推入鉆孔，用MQT-130型錨桿鉆機(jī)進(jìn)行攪拌到預(yù)定位置，之后裝上橡膠塞與托盤，用風(fēng)動(dòng)扳手旋轉(zhuǎn)尾部螺母進(jìn)行封孔和預(yù)緊。鉆孔開(kāi)口破碎時(shí)要先進(jìn)行清理，并用紗布配合橡膠塞密封，防止在注漿時(shí)竄漿。33 配料 首先用清水將攪拌桶沖洗干凈，嚴(yán)禁桶內(nèi)有雜物、硬塊等；嚴(yán)禁使用在井下長(zhǎng)期存放的水泥，防止阻塞管路。 仔細(xì)檢查注漿設(shè)備及連接管路，開(kāi)機(jī)時(shí)，閥門要緩慢開(kāi)啟。 向攪拌桶內(nèi)注入清水，根據(jù)一次注漿孔的數(shù)量確定水量及水灰量，加

10、入水泥量8%的ACZ-1型注漿添加劑，以增強(qiáng)、增塑、微膨脹，減小水泥漿的水灰比高泵送阻力大的問(wèn)題。 開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，開(kāi)始時(shí)速度較慢，向桶內(nèi)加入525#水泥，邊加入邊攪拌，水泥須慢慢加入，并不斷攪拌，避免大量水泥倒入桶內(nèi)，影響攪拌質(zhì)量和效果。34 注漿 先檢查與注漿泵連接的管路是否暢通。 啟動(dòng)注漿泵進(jìn)行注漿，注漿速度要緩慢，不可一次就把注漿閥門開(kāi)到最大，防止?jié){液阻塞管路。 在注漿過(guò)程中，當(dāng)聽(tīng)到注漿泵發(fā)出一種沉悶的聲音或周圍圍巖漏漿時(shí)或壓力表達(dá)到5 MPa時(shí)，表明已注滿，可關(guān)閉注漿泵，等待2-3分鐘再注漿，直至再次注滿，關(guān)閉注漿泵即可。35 清洗設(shè)備 注漿結(jié)束后，必須用清水將攪拌桶內(nèi)、桶外清洗干凈，否

11、則水泥漿液的凝固會(huì)造成泵體的損壞。 向桶內(nèi)加入清水，開(kāi)動(dòng)注漿泵，將泵內(nèi)的殘留漿液沖洗出來(lái)。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375根錨索預(yù)緊力均達(dá)到不小于120kN以上，施工后巷道沒(méi)有產(chǎn)生變形，減少了巷道的維護(hù)工程量。這說(shuō)明注漿錨索對(duì)于深井巷道的支護(hù)起到了積極主動(dòng)的作用，其效果是有目共睹的，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

12、注漿錨索加固的材料包括高強(qiáng)度錨索、水泥等費(fèi)用共計(jì)721元，而用架棚支護(hù)的材料包括12#礦工鋼梯形支架和坑木等費(fèi)用共計(jì)1897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1176元。5 注漿錨索的優(yōu)點(diǎn)5.1 錨索索體為新型中空結(jié)構(gòu)，自帶注漿芯管，采用反向注漿方式，不僅消除了產(chǎn)生氣穴空洞的可能性，保證錨固漿液充滿鉆孔，而且省去了排氣管和注漿專用接頭，使施工步驟大為簡(jiǎn)化。5.2 索體上部為攪拌樹(shù)脂藥卷端錨，下端采用螺紋鎖緊，安裝后能立即承載，施加預(yù)緊力，對(duì)于自穩(wěn)能力差的頂板巖層又是非常有利和必要的。5.3 鎖體與鎖緊機(jī)構(gòu)采用創(chuàng)新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證注漿通徑的前提下，使鎖體直徑達(dá)到最小化，所需安裝孔徑肖，實(shí)現(xiàn)了小直徑、大噸位，鎖體結(jié)構(gòu)本身滿足高壓注漿的要求，可以實(shí)現(xiàn)錨注結(jié)合。6 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施結(jié)論通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，趙樓礦井首次采用注漿錨索加固頂板在應(yīng)用并獲得了成功，表明深部破碎松軟圍巖巷道采用注漿加固是完全可行的。這是一種適用深部破碎松軟圍巖巷道、大跨度硐室、斷層破碎帶、大斷面交岔點(diǎn)、巷