中空注漿錨索在軟巖巷道中應用

摘 要:介紹在軟巖巷道中空注漿錨索支護原理，施工參數確定及施工方法，通過與錨噴支護、錨架支護分析對比，論述中空注漿錨索支護優點及選擇。

關鍵詞:煤礦軟巖巷道中空注漿錨索注漿

中圖分類號:U45文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0063-01

中空強力注漿錨索是軟巖巷道支護中先進技術，是當今巷道支護技術的主要發展趨勢，淮北礦業集團祁南煤礦2009年以來，積極引進中空強力注漿錨索，配合錨桿、金屬網、噴漿、注漿支護技術在巷道施工中推廣，服務于生產，特別在軟巖巷道施工中取得新的突破，取得了顯著的安全效益和經濟效益。

84采區人行上山為大跨度、大角度上山且穿層施工，長度650m。標高處于-370m至-540m，巖層傾角8°～18°，巖性主要以泥(鋁質)巖、砂巖、頁巖和松軟泥灰巖。巖性主要特點是整體穩定性極差，滑面多，節理發育較為明顯，圍巖強度低(巖體強度小于20Mpa)，屬于軟巖，遇斷層多且地應力較大，圍巖變形位移量大。對后期安全生產和掘進進度有較大影響。

1 巷道支護

1.1 支護方式選擇

軟巖支護設計必須采取卸壓、讓壓與加固圍巖、提高圍巖自身承載能力相結合方法。采用U型棚支護，雖然承載能力高，可縮性強，但巷道跨度大，施工困難，成本高，且不能對巷道圍巖提供主動支護作用;若采用錨(網)噴配合普通錨索支護形式，雖然是一種主動支護，但由于巷道地壓大、跨度大、軟巖自身承載力弱，造成后期錨索、錨桿出現不同程度失效，巷道變形破壞嚴重，不得不進行修復。

中空強力注漿錨索采用錨索與深孔注漿相結合的雙重作用，以達到提高和改善圍巖力學性能、控制圍巖變形的效果，在巖層中形成一個強度更大的整體結構。中空強力注漿錨索與錨桿、金屬網、混凝土、圍巖一起構成“剛性梁”承受外來壓力，通過剛性梁將壓力傳到圍巖深處，從而保證巷道穩定。

1.2 中空強力注漿錨索錨索支護機理

(1)注漿后能夠將松軟破碎的圍巖膠結成整體，提高巖體強度，實現了圍巖本身作為支護結構的一部分，從而保證巷道穩定性。

(2)利用注漿充填圍巖裂隙，配合錨噴支護，形成一個多層有效組合拱，即錨網組合拱、錨桿壓縮區組合拱及漿液擴散組合拱，從而擴大了支護結構有效承載范圍，提高了支護結構整體性和承載力。

(3)中空強力注漿錨索集錨、注于一體，索體為新型中空結構，內有注漿芯管，反向注漿，可以封堵圍巖，隔絕空氣，防止圍巖風化，實現深度圍巖加固和錨索全長錨固。

(4)通過對注漿錨索施加預緊力和對巖體注漿，將頂板壓力有效傳遞到圍巖深處，降低了兩幫、底板產生的應力集中，有利于控制兩幫及底板變形，從而保證了頂板的穩定。

(5)中空強力注漿錨索其支護強度高、預緊力高、錨固力大，實行了一體化快速安裝、承載，大大提高了支護系統的穩定性，從根本上改善軟巖巷道支護條件，保證了安全生產。

2 施工方案

為解決84采區人行上山在軟巖施工中支護難點問題，結合祁南礦84采區圍巖的實際情況，對設計依據進行了詳盡分析，確定采用以中空強力注漿錨索為主的錨、網、噴聯合支護。首先將錨桿配合鋼筋網、噴漿錨入頂、幫巖層中，有效控制巷道變形。其次利用中空強力注漿錨索進行補強支護，通過實現深孔注漿提高頂板整體強度、穩定性。巷道設計為直墻拱型斷面，凈寬×凈高=4200×3600mm。

2.1 支護參數

(1)錨桿規格:型號為GQ—22/2400、材質為無縱筋螺紋鋼式樹脂錨桿金屬桿體，采用200×200mm新型托盤，每根錨桿采用快速、中速各一卷K2950型樹脂藥卷加長錨固;錨桿間排距900×900mm。

(2)鋼筋網:鋼筋網由φ6.5mm圓鋼編焊而成，規格為1500×1000mm，網孔規格為100×100mm，鋼筋網設計成掛鉤式，搭接須嚴實，相鄰鋼筋網鋪設、搭接必須做到環環相扣。

(3)混凝土噴厚:混凝土噴射厚度設計150mm，強度等級C20。

(4)中空強力注漿錨索:規格為φ20.6×6500mm，采用400×400mm大托盤，株排距=1800×2000mm，每根錨索配置快速和中速樹脂錨固劑各2卷;錨索索體結構及所用螺旋肋鋼絲參數:9根φ5周邊絲+φ10注漿芯管，破斷載荷為330kN，鎖緊螺紋規格為M33×2。

(5)注漿參數:水灰配比1∶0.75～1∶1，注漿壓力3.0Mpa，水泥為425#普通硅酸鹽水泥，采用ACZ-1型添加劑，用量為水泥重量的4%～6%。

2.2 注漿錨索施工工藝

(1)鉆孔:采用錨索鉆機φ32鉆頭配合φ26鉆桿進行鉆孔，深度為6.5m。

(2)裝錨索及封孔:安裝中空強力注漿錨索配合4根2950錨固劑使用，先裝快速，后裝中速。錨固劑用錨索送至孔底后邊攪拌邊推進，然后裝上橡膠塞，保持與孔壁充分接觸，樹脂錨固劑凝固1小時后，方可進行張拉預緊上托盤工作;封孔深度不小于300mm，保證注漿過程中不漏漿液。

(3)注漿采用先進ZBSB-52～8/10-15煤礦專用雙液注漿泵，注漿時逐排逐孔、自下而上進行，兩拱同時注漿、后中頂原則，保證每孔注漿質量。由于錨索安裝后能立即承載，因此注漿可以安排在迎頭后方一定范圍內錨索一次性注完。

(4)巷道變形量監測采用“十字”設置，測點布置牢固、可靠，定期進行觀測、分析、總結。

3 支護效果分析

通過定期對變形點收集原始數據分析，原支護兩幫收縮速度3.6mm/d，兩幫最大位移量達160mm，兩幫變形在45～48d后逐漸趨于穩定;新支護兩幫收縮速度2.0mm/d，兩幫位移量70mm，兩幫變形在30～35d左右趨于穩定，兩幫位移量最大值下降了56%;原支護頂板收縮速度2.4mm/d，頂板在40～42d逐漸過度到穩定階段，頂板最大下沉量95mm，后期出現不同程度錨桿、錨索失效、炸皮放線現象;采用新支護頂板收縮速度1.4mm/d，一個月后，頂板變形基本上趨于穩定，頂板最大下沉量42mm，頂板位移量最大值下降了55%。

由變形對比分析可知，祁南礦84采區人行上山由于受軟巖影響，通過采用中空強力注漿錨索代替普通錨索，取得較好的支護效果，說明該項支護技術合理，能有效控制巷道變形及破壞，確保了安全生產。

4 結語

(1)采用中空強力注漿錨索支護有利于巷道長期穩定，避免了后期的修復，產生的經濟價值和安全價值不可估量。

(2)通過中空強力注漿錨索在祁南煤礦的成功實踐，表明在軟巖巷道中采用此技術可有效提高圍巖整體承載力，有效控制巷道變形，為軟巖區巷道支護提供了借鑒經驗。