中空注漿錨索在大寧煤礦702巷道構(gòu)造破碎段的應(yīng)用

摘 要：本文對(duì)大寧煤礦702巷道構(gòu)造破碎段支護(hù)困難進(jìn)行了分析，并簡(jiǎn)單介紹了中空注漿錨索的原理、特點(diǎn)及優(yōu)越性，為了保證702巷道能夠在106工作面回采過(guò)程中承受動(dòng)壓影響，對(duì)702巷道構(gòu)造破碎段進(jìn)行了中空注漿錨索深孔強(qiáng)力錨注試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，中空注漿錨索實(shí)現(xiàn)深孔強(qiáng)力錨注能夠獲得較好的支護(hù)效果，提高了圍巖的強(qiáng)度和自承能力，保持了巷道的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：中空注漿錨索；巖性；構(gòu)造；地應(yīng)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(yīng)力區(qū)、大變形等復(fù)雜地質(zhì)條件，這些地點(diǎn)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(jìn)行支護(hù)或加固其效果受到很大影響，因此，研究解決復(fù)雜困難條件下的支護(hù)技術(shù)，一直是國(guó)內(nèi)外的難題。

目前，進(jìn)行復(fù)雜困難條件下支護(hù)較成熟的技術(shù)有兩種：一是錨注支護(hù)技術(shù)；二是錨桿和棚式支架聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。大量實(shí)踐證明錨注支護(hù)技術(shù)在技術(shù)上及經(jīng)濟(jì)上更為合理。采用注漿錨桿/錨索進(jìn)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(jié)構(gòu)，提高粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，封閉裂隙，阻止水對(duì)巖體的侵蝕，使巖體強(qiáng)度顯著提高，注漿加固可為錨桿/錨桿提供可靠的著力基礎(chǔ)，使錨桿對(duì)松軟破碎圍巖的錨固作用得以發(fā)揮。

2 702 巷支護(hù)難度分析

702巷將受到106綜采工作面和RM11工作面的采動(dòng)影響，但在未受采動(dòng)影響的情況下，局部變形嚴(yán)重，在構(gòu)造影響區(qū)域頂板在掘進(jìn)期間出現(xiàn)隨掘隨脫離的現(xiàn)象，使得巷道無(wú)法保證在106工作面回采過(guò)程中承受動(dòng)壓的作用，需要進(jìn)行錨注加固試驗(yàn)研究。分析該巷道支護(hù)困難的原因主要如下：

（1）巖性差。這是影響巷道穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，該巷道頂?shù)装寰鶠槟鄮r，節(jié)理、裂隙發(fā)育，而且根據(jù)大寧礦以往巖性測(cè)試，其泥巖均有高嶺石成分，遇水極易發(fā)生膨脹破壞，屬于軟巖，具有強(qiáng)度低、節(jié)理化、碎脹性、和遇水膨脹軟化等特征，自身穩(wěn)定性極差，能夠持續(xù)變形破壞，普通支護(hù)方式難以控制。

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

（3）地應(yīng)力影響。水平應(yīng)力在綜采工作面前方增加，工作面過(guò)后水平應(yīng)力釋放，使煤柱中的輔助運(yùn)輸順槽頂板所受的水平應(yīng)力的夾持作用由小變大再變小，尤其在工作面過(guò)后50m以后水平應(yīng)力低于原巖水平應(yīng)力，在這種情況下，如果頂板非常破碎就容易發(fā)生漏頂或冒頂。同樣，煤柱內(nèi)垂直應(yīng)力在工作面前后發(fā)生極具的變化，在工作面回采后的煤柱內(nèi)垂直應(yīng)力集中系數(shù)為2.4左右。垂直應(yīng)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(fù)用。巷道頂板的穩(wěn)定性與巷道寬度的平方成正比，又服務(wù)于上下兩個(gè)工作面，受兩個(gè)工作面開采的動(dòng)壓影響。

3 702巷加固方案

經(jīng)過(guò)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(qiáng)錨注錨索對(duì)巷道頂板進(jìn)行深孔強(qiáng)力錨注，進(jìn)行解決巷道構(gòu)造破碎段的支護(hù)問(wèn)題。

3.1 新型中空注漿錨索簡(jiǎn)介

新型中空注漿錨索的基本原理：

a. 索體采用8股高強(qiáng)度螺旋肋鋼絲絞制而成，前端1.2～1.5米為實(shí)心結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，中心為注漿管，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲圍繞在注漿管周圍，通過(guò)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?jié){塞，鎖緊張拉的同時(shí)孔口止?jié){塞即被楔緊，完成封孔；

d. 漿液通過(guò)中心的注漿管，首先到達(dá)鉆孔底部，然后沿鉆孔向外流出直到孔口處，被止?jié){塞擋住無(wú)法繼續(xù)流出，此時(shí)，鉆孔內(nèi)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(nèi)的裂隙、裂縫和空隙中擴(kuò)散，對(duì)巖體產(chǎn)生注漿加固作用。

3.2 采用新型中空注漿錨索實(shí)現(xiàn)深孔強(qiáng)力錨注的技術(shù)優(yōu)越性

中空注漿錨索實(shí)現(xiàn)深孔強(qiáng)力錨注能夠獲得好的支護(hù)效果，比其它支護(hù)形式更具優(yōu)越性，主要有以下因素：

3.2.1 全長(zhǎng)錨固

高壓注漿后，錨索由端部錨固變成了全長(zhǎng)錨固，漿液固化后鎖定了預(yù)緊張拉時(shí)施加的預(yù)緊力，大大提高了錨固強(qiáng)度和錨固可靠性，在軟巖中錨索錨固力、預(yù)緊力不衰減，能夠形成支護(hù)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(zhǎng)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(nèi)部的剪切錯(cuò)動(dòng)。

3.2.3 粘結(jié)固化

漿液在泵壓作用下，向鉆孔周圍的巖石內(nèi)部的裂隙、裂縫中擴(kuò)散，對(duì)已出現(xiàn)破碎的煤或巖石加以粘結(jié)固化，形成大范圍的固結(jié)體，這種固結(jié)體整體性好，具有很強(qiáng)的自承能力，當(dāng)采用高強(qiáng)度注漿材料時(shí)，通過(guò)錨注形成的固結(jié)體所具有的傳遞水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力的能力甚至可能超過(guò)破碎前的煤或巖石。

3.2.4 封堵作用優(yōu)異，阻止水對(duì)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(shí)現(xiàn)深孔強(qiáng)力錨注，不但孔深，而且注漿壓力高，隨著漿液的擴(kuò)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(xiàn)的松動(dòng)區(qū)域被壓密，能夠從根本上阻止水對(duì)錨固范圍內(nèi)巖石的侵害，這是獲得好的支護(hù)效果的關(guān)鍵。

3.3 錨注加固支護(hù)設(shè)計(jì)

702巷道目前采用的錨網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)，現(xiàn)需進(jìn)行中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)加固。根據(jù)巷道圍巖的性質(zhì)和工作面回采時(shí)702巷道受動(dòng)壓影響時(shí)變形破壞特點(diǎn)，加固設(shè)計(jì)具體支護(hù)參數(shù)如下：

3.3.1 702巷道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用在頂板每?jī)膳叛a(bǔ)打五根高強(qiáng)錨注錨索（錨索規(guī)格為？覫22×8300mm），二三交替布置，其中一排錨索沿巷道兩側(cè)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(bǔ)強(qiáng)加固采用在702巷道向橫貫處頂板補(bǔ)打兩排高強(qiáng)錨注錨索（每排三根）進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，錨索規(guī)格為？覫22×8300mm；補(bǔ)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(jié)束語(yǔ)

106工作面回采后，702巷構(gòu)造破碎段均未出現(xiàn)明顯離層現(xiàn)象，仍可保證采區(qū)正常通風(fēng)需求，注漿錨索加強(qiáng)支護(hù)起到了突出的支護(hù)效果，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

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