錨注技術(shù)在軟巖巷道加固中的應(yīng)用

冉輝 張曉斌 姚丙傲

摘 要：某礦西主運(yùn)輸大巷圍巖主要為泥巖，巖性較軟，巷道在使用過程中變形嚴(yán)重，文章針對巷道變形原因，對巷道采取了錨注的支護(hù)體系，詳細(xì)介紹了西主運(yùn)輸大巷錨注加固設(shè)計(jì)方案，對錨注加固參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，較好的控制了巷道圍巖變形，取得良好支護(hù)效果。

關(guān)鍵詞：軟巖；錨注加固；巷道；支護(hù)

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0157-02

1 工程概況

某礦+669 m水平西主運(yùn)輸大巷布置于15#煤頂板巖層中，巷道圍巖主要為泥巖，局部為石灰?guī)r，巷道斷面為半圓拱形斷面，采用錨網(wǎng)噴的支護(hù)形式，自巷道投入使用后，巷道圍巖變形大，維護(hù)困難，尤其是大巷2 500～3 000 m段，經(jīng)過多次返修仍無法控制巷道變形，嚴(yán)重影響大巷正常使用。所以，采取合理的支護(hù)形式，提高圍巖整體的強(qiáng)度，保持支護(hù)體系的穩(wěn)定性，對保證大巷正常使用具有重要意義。

2 巷道變形原因分析

通過對礦井地質(zhì)資料及井下實(shí)際情況調(diào)查分析認(rèn)為，西主運(yùn)輸大巷變形嚴(yán)重的主要原因有以下幾點(diǎn)：

①大巷穿過巖層多為泥巖，泥巖的巖性較軟且易脆，尤其遇到淋水時(shí)，圍巖極易膨脹，變形增大，圍巖強(qiáng)度與穩(wěn)定性降低，自承能力變差。

②頂板砂巖存在較多裂隙，淋水現(xiàn)象嚴(yán)重，極易導(dǎo)致大巷周圍泥巖的變形。

③巷道原采用錨網(wǎng)噴的支護(hù)形式，在錨網(wǎng)噴支護(hù)體系中，所噴漿液不能噴入圍巖裂隙，與圍巖裂隙充分接觸，所以不能顯著提高破碎圍巖整體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

因此，基于上述原因，并結(jié)合礦井實(shí)際條件，決定對變形嚴(yán)重的巷道采取錨注的復(fù)合支護(hù)體系來控制巷道圍巖變形。

3 錨注支護(hù)體系設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果

3.1 錨注方案

①按照巷道設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行整巷，要求巷道底板比大巷水平低400 mm，并采用29U型鋼拱形支架進(jìn)行支護(hù)，支架間距600 mm；并對巷道頂幫進(jìn)行噴砼，噴砼厚不小于100 mm。

②對巷道頂、幫進(jìn)行淺孔水泥-水玻璃注漿，充填巷道壁后空間，對巷道圍巖淺部破碎圍巖進(jìn)行注漿加固。

③施工巷道頂、幫錨索，并利用錨索孔對巷道頂、幫深部進(jìn)行化學(xué)注漿，加固圍巖深部巖層，實(shí)現(xiàn)頂幫錨索全長錨固，最大限度發(fā)揮錨索支護(hù)效能。

④施工底板組合錨索及底板注漿加固。由于巷道底板經(jīng)過多次臥底，巖層比較松軟破碎，容易造成直接打孔成孔困難。所以，首先對底板淺部6 m松動圈進(jìn)行水泥預(yù)注漿；然后施工組合錨索孔，安裝組合錨索并端頭固結(jié)。在孔口預(yù)埋注漿管、封孔；利用錨索孔對底板深部進(jìn)行高壓水泥注漿；并依次鋪鋼筋網(wǎng)、下底梁、上大、小托盤、張拉錨索；對巷道底板澆砼至設(shè)計(jì)標(biāo)高；待澆砼凝固后，再對底板打6 m淺孔進(jìn)行二次水泥注漿。

3.2 注漿材料的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 注漿材料

本次錨注設(shè)計(jì)方案中，注漿材料為水泥和水玻璃兩種，分別選用42.5 MPa普通硅酸鹽水泥和40波美度，模數(shù)2.8～3.0；巷道頂幫錨索孔注漿采用博特威化學(xué)漿。博特威化學(xué)漿為高分子材料，分A液和B液兩種成分，雙液方式注漿，孔口混合，雙液混合比1：1，因其為溶液型漿體且在反映過程中發(fā)生膨脹，形成較高強(qiáng)度凝膠固結(jié)體，因此可滲入微小裂隙，取得良好的加固效果。

3.2.2 注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

①注漿壓力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，方案中頂幫淺部水泥注漿壓力為3 MPa，深部化學(xué)注漿壓力為6 MPa；巷道底板淺部水泥注漿壓力為2 MPa，深部水泥注漿壓力為6 MPa。

②在實(shí)際施工過程中，保證有效擴(kuò)散半徑不小于2.0 m。

③注漿材料配比參數(shù)設(shè)計(jì)：水泥漿的水灰比應(yīng)控制在（1～1.2）：l；水泥漿與水玻璃之比應(yīng)控制在1：（0.1～0.2）；博特威化學(xué)漿雙組份按1：1壓注。

3.3 頂、幫預(yù)應(yīng)力錨索布置及參數(shù)

頂幫錨索外形尺寸為φ17.8×7 200 mm，托盤規(guī)格為300×300×16 mm，材料為七股扭合式高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。錨索單根強(qiáng)度級別為1 860 MPa，破壞負(fù)荷350.0 kN。采用排式布置，每排錨索布置于兩排注漿孔之間，排距1.8 m，每排均布7根錨索，其中頂板正中1根，兩肩各1根；兩幫各2根。巷道實(shí)際高度較大時(shí)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加錨索數(shù)量。頂幫錨索布置圖1所示。錨索孔注漿管采用直徑φ8 mm銅管，長1.8 m。

3.4 底板錨索布置參數(shù)

3.4.1 底板錨索規(guī)格

底板組合錨索設(shè)計(jì)采用水泥固結(jié)式組合大錨索，每根組合錨索由3根φ17.8 mm×12.5 m鋼絞線構(gòu)成，頭部3 000 mm段編制成串珠狀，以利固結(jié)增強(qiáng)錨索拉力。上部有組合托盤和三孔鎖具，單根錨索強(qiáng)度級別為1 860 MPa，破壞負(fù)荷350.0 kN。

3.4.2 錨索布置參數(shù)

錨索鉆孔孔徑為φ89 mm；孔深12.5 m錨索長度為12.5 m；組合錨索排距2 m，每排3根。中間錨索位于巷道中心線上，垂直底板，兩側(cè)錨索距中心孔1.5 m，距幫0.7 m，外擺15？觷。每排錨索上一道由11#工字鋼焊制底梁，采用錨索漲拉器漲緊至單根鋼絞線120 kN。錨索布置剖面圖如圖2所示。

3.5 應(yīng)用效果分析

巷道經(jīng)錨固加固后，為觀測加固效果，每隔100 m巷道設(shè)計(jì)布置1個(gè)測站，每個(gè)測站設(shè)3個(gè)觀測面，采用十字布點(diǎn)法，觀測時(shí)間共計(jì)4個(gè)月，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。兩幫及頂?shù)装遄畲笞冃瘟繛?0 mm左右，支護(hù)效果非常明顯。

4 結(jié) 語

①礦井西主運(yùn)大巷采取錨注加固體系后，顯著提高了巷道圍巖強(qiáng)度，形成了承載結(jié)構(gòu)，降低圍巖變形的程度，保證了巷道安全使用，取得了良好的工程實(shí)踐效果。

②錨注加固技術(shù)的關(guān)鍵性參數(shù)注漿壓力、注漿時(shí)間、注漿擴(kuò)散半徑、單孔吃漿量是互相影響的，沒有固定的取值，要根據(jù)圍巖的破碎情況靈活而定，選擇最合適的參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊愛軍.錨注技術(shù)在軟巖巷道加固中的應(yīng)用[J].科技傳播，2013，（16）.