中空注漿錨索在大寧煤礦702巷道構造破碎段的應用

摘 要：本文對大寧煤礦702巷道構造破碎段支護困難進行了分析，并簡單介紹了中空注漿錨索的原理、特點及優越性，為了保證702巷道能夠在106工作面回采過程中承受動壓影響，對702巷道構造破碎段進行了中空注漿錨索深孔強力錨注試驗研究。結果表明，中空注漿錨索實現深孔強力錨注能夠獲得較好的支護效果，提高了圍巖的強度和自承能力，保持了巷道的穩定。

關鍵詞：中空注漿錨索；巖性；構造；地應力；錨注加固

1 概況

在各類地下工程中普遍存在著軟弱圍巖、斷層破碎帶、高應力區、大變形等復雜地質條件，這些地點往往是圍巖整體性受到了破壞，可錨性差，采用普通的樹脂錨桿/錨索進行支護或加固其效果受到很大影響，因此，研究解決復雜困難條件下的支護技術，一直是國內外的難題。

目前，進行復雜困難條件下支護較成熟的技術有兩種：一是錨注支護技術；二是錨桿和棚式支架聯合支護技術。大量實踐證明錨注支護技術在技術上及經濟上更為合理。采用注漿錨桿/錨索進行加固破碎圍巖，將錨固、注漿加固一體化，可以改變圍巖的松散結構，提高粘結力和內摩擦角，封閉裂隙，阻止水對巖體的侵蝕，使巖體強度顯著提高，注漿加固可為錨桿/錨桿提供可靠的著力基礎，使錨桿對松軟破碎圍巖的錨固作用得以發揮。

2 702 巷支護難度分析

702巷將受到106綜采工作面和RM11工作面的采動影響，但在未受采動影響的情況下，局部變形嚴重，在構造影響區域頂板在掘進期間出現隨掘隨脫離的現象，使得巷道無法保證在106工作面回采過程中承受動壓的作用，需要進行錨注加固試驗研究。分析該巷道支護困難的原因主要如下：

（1）巖性差。這是影響巷道穩定的關鍵因素，該巷道頂底板均為泥巖，節理、裂隙發育，而且根據大寧礦以往巖性測試，其泥巖均有高嶺石成分，遇水極易發生膨脹破壞，屬于軟巖，具有強度低、節理化、碎脹性、和遇水膨脹軟化等特征，自身穩定性極差，能夠持續變形破壞，普通支護方式難以控制。

（2）構造帶影響。702巷所處位置有窯坡向斜，地層中出現了小的派生斷層，而且702巷局部處在斷層帶和構造褶皺軸部附近，加之巷道頂板屬于軟巖，巨大的圍巖應力不可避免地要向巷道空間釋放。

（3）地應力影響。水平應力在綜采工作面前方增加，工作面過后水平應力釋放，使煤柱中的輔助運輸順槽頂板所受的水平應力的夾持作用由小變大再變小，尤其在工作面過后50m以后水平應力低于原巖水平應力，在這種情況下，如果頂板非常破碎就容易發生漏頂或冒頂。同樣，煤柱內垂直應力在工作面前后發生極具的變化，在工作面回采后的煤柱內垂直應力集中系數為2.4左右。垂直應力的集中將造成巷道兩幫和頂板控制的困難。

（4）巷道跨度大，需要二次復用。巷道頂板的穩定性與巷道寬度的平方成正比，又服務于上下兩個工作面，受兩個工作面開采的動壓影響。

3 702巷加固方案

經過以上初步分析了702巷變形破壞的原因，為了保證巷道正常安全使用，采用高強錨注錨索對巷道頂板進行深孔強力錨注，進行解決巷道構造破碎段的支護問題。

3.1 新型中空注漿錨索簡介

新型中空注漿錨索的基本原理：

a. 索體采用8股高強度螺旋肋鋼絲絞制而成，前端1.2～1.5米為實心結構，采用樹脂藥卷錨固， 安裝方式與普通樹脂錨索完全相同；

b. 索體其余部分為中空結構，中心為注漿管，高強度預應力鋼絲圍繞在注漿管周圍，通過專門的工藝將它們絞制成和鋼絞線一樣的外形，滿足小孔徑安裝的要求；

c. 鎖緊方式為錨具鎖緊，均配塑性材料止漿塞，鎖緊張拉的同時孔口止漿塞即被楔緊，完成封孔；

d. 漿液通過中心的注漿管，首先到達鉆孔底部，然后沿鉆孔向外流出直到孔口處，被止漿塞擋住無法繼續流出，此時，鉆孔內漿液的壓力開始升高，漿液在高壓作用下，向鉆孔周圍巖體內的裂隙、裂縫和空隙中擴散，對巖體產生注漿加固作用。

3.2 采用新型中空注漿錨索實現深孔強力錨注的技術優越性

中空注漿錨索實現深孔強力錨注能夠獲得好的支護效果，比其它支護形式更具優越性，主要有以下因素：

3.2.1 全長錨固

高壓注漿后，錨索由端部錨固變成了全長錨固，漿液固化后鎖定了預緊張拉時施加的預緊力，大大提高了錨固強度和錨固可靠性，在軟巖中錨索錨固力、預緊力不衰減，能夠形成支護合力。

3.2.2 雙向約束

由于漿液完全充滿了鉆孔并且在注漿壓力作用下緊緊楔固在錨索與孔壁之間，使得錨索能夠沿其全長的任何位置都能提供很大的徑向約束作用，這種徑向約束作用能有效地抑制或阻止頂煤或直接頂巖石內部的剪切錯動。

3.2.3 粘結固化

漿液在泵壓作用下，向鉆孔周圍的巖石內部的裂隙、裂縫中擴散，對已出現破碎的煤或巖石加以粘結固化，形成大范圍的固結體，這種固結體整體性好，具有很強的自承能力，當采用高強度注漿材料時，通過錨注形成的固結體所具有的傳遞水平應力、垂直應力的能力甚至可能超過破碎前的煤或巖石。

3.2.4 封堵作用優異，阻止水對圍巖的侵害

在富含膨脹性礦物（高嶺石、伊利石、蒙脫石）成分的軟巖中，軟巖遇水軟化膨脹。采用中空注漿錨索實現深孔強力錨注，不但孔深，而且注漿壓力高，隨著漿液的擴散固化，使巷道周圍大范圍巖石中的裂隙、裂縫被充填、封閉，巷道圍巖已出現的松動區域被壓密，能夠從根本上阻止水對錨固范圍內巖石的侵害，這是獲得好的支護效果的關鍵。

3.3 錨注加固支護設計

702巷道目前采用的錨網加錨索聯合支護，現需進行中空錨索注漿補強加固。根據巷道圍巖的性質和工作面回采時702巷道受動壓影響時變形破壞特點，加固設計具體支護參數如下：

3.3.1 702巷道補強支護采用在頂板每兩排補打五根高強錨注錨索（錨索規格為？覫22×8300mm），二三交替布置，其中一排錨索沿巷道兩側交替布置，間距2000mm，排距1000mm，中間錨索與頂板垂直布置，其余兩根均與水平面呈75°角布置。

3.3.2 702巷道與橫貫巷道交叉處補強加固采用在702巷道向橫貫處頂板補打兩排高強錨注錨索（每排三根）進行加強支護，錨索規格為？覫22×8300mm；補打的三根錨索，間距2000mm，排距2000mm，中間錨索與頂板垂直布置，其余兩根均與水平面呈75°角布置。

4 結束語

106工作面回采后，702巷構造破碎段均未出現明顯離層現象，仍可保證采區正常通風需求，注漿錨索加強支護起到了突出的支護效果，取得了顯著的技術經濟效益。

參考文獻

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