錨注技術在軟巖巷道加固中的應用

冉輝 張曉斌 姚丙傲

摘 要：某礦西主運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重，文章針對巷道變形原因，對巷道采取了錨注的支護體系，詳細介紹了西主運輸大巷錨注加固設計方案，對錨注加固參數進行了詳細的論述，較好的控制了巷道圍巖變形，取得良好支護效果。

關鍵詞：軟巖；錨注加固；巷道；支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：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，局部為石灰巖，巷道斷面為半圓拱形斷面，采用錨網噴的支護形式，自巷道投入使用后，巷道圍巖變形大，維護困難，尤其是大巷2 500～3 000 m段，經過多次返修仍無法控制巷道變形，嚴重影響大巷正常使用。所以，采取合理的支護形式，提高圍巖整體的強度，保持支護體系的穩定性，對保證大巷正常使用具有重要意義。

2 巷道變形原因分析

通過對礦井地質資料及井下實際情況調查分析認為，西主運輸大巷變形嚴重的主要原因有以下幾點：

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，圍巖極易膨脹，變形增大，圍巖強度與穩定性降低，自承能力變差。

②頂板砂巖存在較多裂隙，淋水現象嚴重，極易導致大巷周圍泥巖的變形。

③巷道原采用錨網噴的支護形式，在錨網噴支護體系中，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度與穩定性。

因此，基于上述原因，并結合礦井實際條件，決定對變形嚴重的巷道采取錨注的復合支護體系來控制巷道圍巖變形。

3 錨注支護體系設計及應用效果

3.1 錨注方案

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

②對巷道頂、幫進行淺孔水泥-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、幫深部進行化學注漿，加固圍巖深部巖層，實現頂幫錨索全長錨固，最大限度發揮錨索支護效能。

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松動圈進行水泥預注漿；然后施工組合錨索孔，安裝組合錨索并端頭固結。在孔口預埋注漿管、封孔；利用錨索孔對底板深部進行高壓水泥注漿；并依次鋪鋼筋網、下底梁、上大、小托盤、張拉錨索；對巷道底板澆砼至設計標高；待澆砼凝固后，再對底板打6 m淺孔進行二次水泥注漿。

3.2 注漿材料的選擇及參數設計

3.2.1 注漿材料

本次錨注設計方案中，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2.8～3.0；巷道頂幫錨索孔注漿采用博特威化學漿。博特威化學漿為高分子材料，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生膨脹，形成較高強度凝膠固結體，因此可滲入微小裂隙，取得良好的加固效果。

3.2.2 注漿參數設計

①注漿壓力。根據經驗，方案中頂幫淺部水泥注漿壓力為3 MPa，深部化學注漿壓力為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在實際施工過程中，保證有效擴散半徑不小于2.0 m。

③注漿材料配比參數設計：水泥漿的水灰比應控制在（1～1.2）：l；水泥漿與水玻璃之比應控制在1：（0.1～0.2）；博特威化學漿雙組份按1：1壓注。

3.3 頂、幫預應力錨索布置及參數

頂幫錨索外形尺寸為φ17.8×7 200 mm，托盤規格為300×300×16 mm，材料為七股扭合式高強度低松弛鋼絞線。錨索單根強度級別為1 860 MPa，破壞負荷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。巷道實際高度較大時根據實際情況適當增加錨索數量。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

3.4.1 底板錨索規格

底板組合錨索設計采用水泥固結式組合大錨索，每根組合錨索由3根φ17.8 mm×12.5 m鋼絞線構成，頭部3 000 mm段編制成串珠狀，以利固結增強錨索拉力。上部有組合托盤和三孔鎖具，單根錨索強度級別為1 860 MPa，破壞負荷350.0 kN。

3.4.2 錨索布置參數

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 應用效果分析

巷道經錨固加固后，為觀測加固效果，每隔100 m巷道設計布置1個測站，每個測站設3個觀測面，采用十字布點法，觀測時間共計4個月，經數據統計分析。兩幫及頂底板最大變形量為50 mm左右，支護效果非常明顯。

4 結 語

①礦井西主運大巷采取錨注加固體系后，顯著提高了巷道圍巖強度，形成了承載結構，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踐效果。

②錨注加固技術的關鍵性參數注漿壓力、注漿時間、注漿擴散半徑、單孔吃漿量是互相影響的，沒有固定的取值，要根據圍巖的破碎情況靈活而定，選擇最合適的參數。

參考文獻：

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