大斷面硐室錨注復合加固技術研究

陳興隆

摘 要：文章針對常村煤礦21區機尾硐室在回采動壓的影響下，硐室變形嚴重，難以支護的難題，提出錨注復合加固技術，針對錨固加固的機理進行了分析，對工程實踐中的各項支護參數進行了詳細的闡述，通過對施工后的硐室斷面頂底板相對位移進行觀測，可知錨注復合加固方式對硐室變形起到了良好的控制作用，支護效果較好。

關鍵詞：硐室；支護；錨注；加固；觀測

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0174-02

1 工程概況

義煤集團常村煤礦21區機尾硐室斷面為直墻半圓拱型，凈寬6.8 m，直墻高2.5 m，凈高為5.9 m。硐室圍巖主要為炭質泥巖，硬度系數f為2～3，硐室投入使用后，由于硐室斷面大且圍巖塑性變形較大，在礦山壓力的影響下，硐室變形嚴重，極易發生片幫及局部冒頂現象，支護較為困難，時常需要擴修，嚴重影響硐室的使用。因此，為了從根本上解決該問題，保證21區機尾硐室在整個服務過程中的安全，從根本上改變復雜困難條件下大斷面永久巷道支護難題，提高巷道支護效果，在對硐室頂底板巖性、力學參數及圍巖松動圈的影響范圍進行測試的基礎上，提出錨注復合加固技術。

2 加固機理分析

①錨網索注漿復合加固技術綜合了錨桿加固及注漿加固優點，與傳統錨噴技術相比，其漿液能夠充填至圍巖裂隙中，明顯改變巷道圍巖的力學性質，使破碎圍巖膠結成一個整體，提高松動圈范圍內圍巖的強度及其穩定性。

②由于在錨注加固體系中，通過注漿可以使錨桿桿體、鉆孔及圍巖巖體之間的空隙全部充填，提高了圍巖承載能力的同時，使錨桿形成的組合拱的強度提高，從而有效控制巷道變形，延長巷道使用年限。

③從工程實踐可知，水對圍巖有軟化與腐蝕的作用，特別像炭質泥巖這種軟巖，遇水極易膨脹，所以，注漿后，通過漿液充填圍巖裂隙，有效的阻斷流水通道，有效防止圍巖發生嚴重塑性變形。

3 錨注支護參數及工藝

結合常村煤礦21區機尾硐室的圍巖特性，經方案對比分析，確定對硐室采用支護結構型式為二次支護，先進行錨網噴一次支護，二次支護為錨注，從而形成復合加固結構。

3.1 主要支護參數

支護所用的材料主要包括：高強錨桿、內注漿錨桿、鋼絲繩、樹脂錨固劑、空心快硬水泥藥卷、水泥、噴射用混凝土等。

①高強錨桿：長度2 250 mm，間排距700×700 mm；2層高強錨桿：長度2 600 mm，間排距700×700 mm。

②頂幫注漿錨桿：頂、幫的注漿錨桿規格為Φ20×2 000 mm，采用1/2"黑鐵管制作，壁厚4 mm，桿體上順序鉆有Φ6 mm注漿孔，封孔采用快硬水泥藥卷。巷道全斷面布置注漿錨桿，間排距1 500×1 500 mm。

③底角注漿錨桿：底角注漿錨桿規格同頂部錨桿，排距1 500 mm，距離底板高不超過100 mm，下扎角度30?～45?。

④噴射混凝土：初噴層厚度70～80 mm，復噴層厚度50～70 mm，配合比為水泥：黃砂：片石1：2：1.5。

3.2 注漿參數

3.2.1 注漿材料

注漿材料的科學選擇是注漿技術中不可分割的部分，漿液的可注性及其凝結后的力學性能，是決定注漿效果的關鍵因素。在實踐中，通常采用普通硅酸鹽水泥加水玻璃漿液。水泥選用425或525#的普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度應為45 Be、用量為水泥重量的3%～5%。漿液的水灰比一般為0.7：1～1：1。詳細漿液配比如表1所示。

3.2.2 注漿量

由于圍巖在巖性，松動圈范圍等方面存在差異，所以，圍巖在吸漿量上存在較大的差別。在注漿過程中，為保證合理的單孔注漿量，根據近幾年注漿實踐經驗，在常村煤礦受動壓影響的巷道中注漿，實際注入量以每孔取3～5袋水泥（每袋水泥50 kg）的水泥漿液為宜。注漿壓力應以1.5～2.5 MPa為準，最大注漿壓力可為3 MPa（主要考慮底角注漿錨桿），單孔注漿時間取20～30 min為宜（注漿施工工藝流程如圖1所示）。

4 礦壓觀測分析

為檢驗硐室采取錨注復合加固后的效果，對硐室斷面頂底板相對位移觀測，在觀測前，采用采用雙“十字交叉”布置測點，觀測結果見圖2所示，由結果可知：巷道斷面相對位移主要發生在施工完成后1～15 d之內，巷道頂底相對位移最大為82 mm，兩幫最大相對位移為89 mm，18 d以后逐漸趨于穩定，表明錨注復合加固方式對硐室變形起到了良好的控制作用，支護效果較好。

5 結 論

①從對硐室進行錨注加固后的效果可知，錨注復合加固技術提高了圍巖承載能力，使錨桿形成的組合拱的強度提高，有效控制巷道變形，延長了硐室的使用年限。

②針對軟巖大斷面硐室采用錨注復合支護形式，錨桿在對圍巖起到錨固作用的同時，兼作注漿管，對圍巖進行注漿，提高松動圈范圍內圍巖的強度及其穩定性。

參考文獻：

[1] 畢善軍，譚小寧.大斷面硐室錨注修復加固技術[J].礦山壓力與頂板管理，2005，（4）.