玻璃鋼纖維中空注漿錨桿支護在煤礦中的應用

摘 要：雙河煤礦新區3#層由于受采深及礦壓影響，造成煤（巖）體破碎、松散，特別是在掘進施工巷道時，巷道片幫嚴重、兩幫位移量明顯，傳統普通錨桿（玻璃鋼幫錨桿）支護無法滿足巷幫支護的需求。為從根本上解決這一難題，決定采用玻璃鋼纖維中空注漿錨桿幫支護試驗，取得了良好的支護效果。

關鍵詞：玻璃鋼纖維；空注漿錨桿；注漿泵；巷道

1 玻璃鋼纖維中空注漿錨桿支護原理

（1）加大弱面上的摩擦力，相當于提高圍巖體的粘聚力和內摩擦角，增大煤（巖）塊內相對位移的阻力，從而提高圍巖的整體穩定性。

（2）對破碎、松散煤（巖）體，由于漿液痛過玻璃鋼纖維中空錨桿在裂隙中的膠結作用，使破碎巖塊重新膠結成整體，形成一個可以承受外載的注漿殼，使之與巷道支架共同承載，形成穩定的承載拱，充分發揮圍巖的自穩能力。見圖1。

圖1 注漿加固支護結構支護機理

1-普通金屬錨桿；2- 中空注漿錨桿；3-噴層與金屬網；4-注漿擴散范圍；5-錨桿作用形成的巖石拱；6-噴層作用形成的組合拱

2 中空注漿錨桿參數、注漿參數及工藝過程

2.1 中空注漿錨桿的基本參數

外徑：25mm

長度：2000mm

內徑：12mm

抗拉強度：≥550MPa

抗拉力：≥200KN

錨固力：≥200KN

尾部螺紋承載力：≥90KN

剪切強度：≥110MPa

扭力：≥ 70N·m

2.2 注漿參數及工藝過程

（1）采用雙液漿，即水泥漿和水玻璃。水灰比為0.60，水泥漿和水玻璃的比例為1：0.035，采用鎮江安達QZB-50/6型雙液氣動注漿泵注漿。

（2）注漿壓力：一般控制在2.0MPa以內，正常不超過3.0MPa，由低到高緩慢升壓，以使漿液滲透到圍巖裂隙中去。

（3）注漿量：由于圍巖裂隙差異，每孔注漿量一般在2～20kg水泥，先注孔可達10kg以上，如果注漿量過大，說明裂隙太大或沿某一通道漿液流失，起不到封水或加固圍巖的作用，應停止注漿檢查原因。

（4）擴散范圍：漿液的擴散范圍與裂隙大小、漿液濃度、注漿壓力有關，擴散半徑在1.0～2.0m左右。

（5）注漿時間：在滿足壓力、注漿量、擴散范圍的前提下靈活掌握。

（6）運料與拌漿：即將水泥與水按規定水灰比拌制水泥漿，保證在注漿過程中不發生吸漿籠頭堵塞等現象，并根據需要調整漿液參數。

（7）孔口管路連接：應注意前方注漿情況，及時發現漏漿、堵管等事故，并掌握好注漿量及注漿壓力，及時拆除和清洗注漿閥門。

（8）注漿必須保證連續進行，事先把需要注漿的孔設置好中空注漿錨桿，如果注漿仃止，必須用清水立即沖洗注漿泵及管路，保證管內與泵內不殘留漿液。

3 中空注漿錨桿的經濟效益

在巷道的側壓較大，普通支護采用的玻璃鋼錨桿已無法滿足巷道的支護要求，本文以雞西分子公司雙河煤礦為例，通過新區上部3#層機軌合一巷實踐，使用中空注漿錨桿比普通玻璃鋼錨桿有較好支護效果，比較經濟。

新區上部3#層機軌合一巷長450m，寬4.4m，高3.5m。巷道開掘時，幫支護采用第一排全程錨桿，下三排普通玻璃鋼錨桿，配合金屬網全封閉巷道。

每米巷道幫支護費用A=2×全程錨桿單價+6×玻璃鋼錨桿單價+×金屬網單價。

隨著巷道的施工，兩幫壓力日趨顯現，兩幫移近兩打1.5-2.0m，造成巷道已無法正常使用，為保證巷道正常使用，解決巷道支護所出現的問題，決定對新區上部3#層機軌合一巷進行開幫，使用中空注漿錨桿注漿實踐，使巷道兩幫的移近量得到了很好的控制。

開幫每米支護費用B=1×全程錨桿單價+3×玻璃鋼錨桿單價+金屬網單價。

巷道初期開掘時使用中空注漿錨桿，則巷道兩幫移近量會在允許的范圍內，免去了巷道的二次恢復。

每米巷道幫支護費用C=2×全程錨桿單價+6×中空注漿錨桿單價+金屬網單價。

通過比較，中空注漿錨桿注漿，則巷道開掘時每米巷道幫支護可減少費用為：

△1=A+B-C=1×全程錨桿單價+9×玻璃鋼錨桿單價+金屬網單價

=1×36.2+9×27.1 +113.4-6×45=123.5元。

開幫450米可節約幫支護費用D=450×△1=55575元。

使用中空注漿錨桿，可避免巷道的二次開幫，既節約了時間和勞動力，又有經濟效益。以上效益對比還沒有算恢復出貨工人工資費用和運輸電費費用，占用設備租賃費用。

中空注漿錨桿能在錨桿全長充分錨固，并能在開挖后立即提供一定的支護抗力，抑制圍巖的松動和變形，避免或緩減工程施工及使用期間塌方冒頂事故或其它病害的發生，特別是桿體周圍具有足夠而均勻的保護層厚度，大大增強了錨桿的耐久性。這些隱含的經濟效益則是玻璃鋼錨桿所無法比擬的。

4 結束語

中空注漿錨桿體系能確保錨桿桿體與孔壁間注漿飽滿，充分發揮錨桿的錨固效應。在巖體開挖后能立即提供支護力（托板力或預應力），有效地保護煤（巖）體的固有強度，阻止圍巖的松動和變形，增強了巷道的穩定性。其桿體有足夠的漿液包裹，大大提高了抵抗腐蝕的能力，顯示出良好的耐久性。可避免或緩減塌方、冒頂事故及其它工程病害的發生，隱性經濟效益是不能低估的。

總之，中空型注漿錨桿體系結構新穎、技術先進、質量可靠，是對礦壓大、幫壁破碎巷道支護發展跨越式的改革。對地層的適應性強，耐久性好，具有廣闊的發展前景.它的出現和發展是當今我國錨固技術進步的一個標志。

參考文獻

[1]錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制[M].北京：煤炭工業出版社.

[2]中國礦業學院，等.井巷工程[M].北京：煤炭工業出版社.

作者簡介：張建民（1965-），男，本科學歷，工程師，1985年畢業于撫順煤炭工業學校，采礦專業，現在從事技術管理工作。