煤礦井下巷道錨索優(yōu)化布置的效果檢驗(yàn)

劉明超

摘 要：煤礦井下巷道，特別是松軟巖層地質(zhì)條件下的巷道，近幾年通常采用中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，在實(shí)踐中通常采用中空錨索和普通錨索混合布置，文章結(jié)合淮南礦業(yè)集團(tuán)顧北煤礦井下松軟巖層地質(zhì)條件下巷道中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)和內(nèi)窺鏡觀測(cè)的效果檢驗(yàn)，總結(jié)了礦井下松軟巖層地質(zhì)條件下巷道錨索混合使用、非線性、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)化布置，希望拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：松軟巖層；中空錨索；普通錨索

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）32-0012-02

1 顧北煤礦相關(guān)情況介紹

顧北煤礦地處安徽省淮南市鳳臺(tái)縣西北20 km處的平原大地，井底車(chē)場(chǎng)水平在-648 m，井下地質(zhì)條件復(fù)雜，分布在松軟巖層地質(zhì)條件下的巷道眾多，這種地質(zhì)條件下的巷道受地壓影響，變形量大，巷道維修任務(wù)重。巷道松軟巖層內(nèi)的裂隙是巷道不穩(wěn)定的直接因素，注漿充填加固巷道圍巖是穩(wěn)定巷道的基本保證。隨著科技的發(fā)展，尤其中空注漿錨索的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了巖層內(nèi)裂隙深孔充填注漿。中空錨索和普通錨索均由高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，中空錨索的中心為注漿鋼管，強(qiáng)度等級(jí)為1 770 MPa，普通錨索強(qiáng)度等級(jí)為1 880 MPa。同時(shí)我們也看到中空錨索與同種規(guī)格的實(shí)心錨索相比價(jià)格昂貴，就淮南地區(qū)而言，一根中空錨索的價(jià)格是實(shí)心錨索的2.5倍左右，它們都有各自優(yōu)點(diǎn)或不足：中空錨索可以實(shí)現(xiàn)在巖層裂隙內(nèi)注水泥漿充填圍巖，實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，加強(qiáng)了錨索主動(dòng)懸吊支護(hù)能力，支護(hù)效果明顯，其不足是由于內(nèi)置注漿空心管，造成錨索強(qiáng)度等級(jí)略低，而且如果都使用中空錨索進(jìn)行巷道加固，其成本偏高；實(shí)心錨索一般使用錨固劑進(jìn)行端錨，錨固長(zhǎng)度一般不超過(guò)1.5 m，不能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，在淋水或含水層巷道，錨固劑使用的錨固效果隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸下降，其優(yōu)點(diǎn)錨索強(qiáng)度等級(jí)略高，成本相對(duì)較低。目前最理想的的錨索加固是這兩種錨索混合布置，通過(guò)注漿都實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固（實(shí)心錨索端錨后通過(guò)中空錨索注漿充填也能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固），既能達(dá)到支護(hù)效果，又能節(jié)約成本。實(shí)現(xiàn)中空錨索使用量布置最小化，巖層裂隙注漿充填最大化。非線性、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)化布置方案極大地提高了支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效果。

2 裂隙開(kāi)度和注漿擴(kuò)散面

顧北礦南翼11-2軌道巷所在巖層為砂質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育，屬于松軟巖層的特征。

裂隙開(kāi)度是衡量巖層穩(wěn)定性一個(gè)重要指標(biāo)，細(xì)砂巖裂隙開(kāi)度較小，巖層比較穩(wěn)定，其巖層層位的巷道相對(duì)穩(wěn)定，漿液充填量小，一般不需要注漿加固。砂質(zhì)泥巖裂隙開(kāi)度相對(duì)較大，穩(wěn)定性差，其巖層層位內(nèi)的巷道受壓變形明顯，經(jīng)常需要臥底改棚修護(hù)施工，這樣巷道需要注漿加固處理，而且漿液充填量大，通過(guò)注漿來(lái)充填巖層內(nèi)的裂隙，能夠改善巷道圍巖的穩(wěn)定性能，起到加固巷道的目的。砂質(zhì)泥巖裂隙開(kāi)度一般為2～20 mm，特殊情況下這個(gè)數(shù)值還要大。這個(gè)數(shù)值的統(tǒng)計(jì)是通過(guò)注漿后鉆芯取樣，測(cè)量注漿漿液寬度取得的。以前的注漿巷道在后期的巷修改棚刷擴(kuò)時(shí)，從刷擴(kuò)的斷面上也可以輕易測(cè)量處各類巖層的裂隙開(kāi)度。巖層的裂隙是注漿漿液的通道，水泥漿液在裂隙中凝固后能夠加固巷道圍巖。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，噴漿做為注漿止?jié){層的巷道，噴漿一般控制在120 mm以內(nèi)，其注漿的效果最好，能夠全面封堵巷道內(nèi)漏漿的空隙。中空錨索的注漿壓力一般不超過(guò)15 MPa，壓力如果持續(xù)升高，會(huì)造成漿皮炸裂并漏漿的現(xiàn)象。

注漿擴(kuò)散面是指漿液在注漿壓力和自身重力的作用下擴(kuò)散的范圍。在砂質(zhì)泥巖巷道注漿的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，以中空錨索眼位為中心，其注漿擴(kuò)散半徑一般為3～5 m，其擴(kuò)散面為30～50 m2。注漿是加固巷道圍巖一個(gè)方面，錨索懸吊也是加固的一個(gè)重要因素。由于中空錨索和普通實(shí)心錨索費(fèi)用比就淮南這個(gè)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)為2.5？誜1，巷道內(nèi)中空錨索布置太密，容易出現(xiàn)一根中空錨索注漿把附近的另一根中空注實(shí)、使其不能注漿的現(xiàn)象，造成巷道加固成本升高，因此采取把中空錨索注漿擴(kuò)散面內(nèi)的中空錨索替換成普通錨索，中空注漿在巷道頂部或肩部注漿時(shí)漿液隨著自身重力四溢從而形成的擴(kuò)散面大，既加強(qiáng)了錨索懸吊支護(hù)強(qiáng)度，又能降低支護(hù)成本，完成經(jīng)濟(jì)化一體支護(hù)加固布置。

3 錨索非線性布置理論

中空錨索和實(shí)心錨索混合布置時(shí)，同種規(guī)格的錨索在巷道內(nèi)的布置10 m范圍內(nèi)任意3根不在一條直線上，一根中空錨索的注漿范圍盡最大可能的不干擾另一根中空錨索注漿，在一根中空錨索注漿的范圍內(nèi)可以根據(jù)巖層巖性布置實(shí)心普通錨索。這樣的布置能夠充分發(fā)揮錨索對(duì)巷道圍巖的懸吊作用，既不至于某個(gè)點(diǎn)支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大或不足，又不至于中空錨索注漿時(shí)相互干擾，所謂干擾是指一根中空錨索注漿時(shí)在其注漿范圍把另一根中空錨索孔內(nèi)充填注實(shí)，從而使另一根中空錨索不能注漿，使得其注漿范圍內(nèi)巷道圍巖不能得到加固。相對(duì)于線性規(guī)則成排成列的布置，非線性布置能夠補(bǔ)充弱點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度，又能節(jié)約巷道支護(hù)成本，而線性規(guī)則布置使得支護(hù)材料成本加大，巷道弱點(diǎn)得不到加強(qiáng)支護(hù)。好比幾根筷子，規(guī)則的放置時(shí)，人可以輕易掰斷它們，如果適當(dāng)混亂放置這幾根筷子，人就不能輕易掰斷。優(yōu)化的非線性布置就是基于這個(gè)理論。

顧北礦南翼11-2軌道巷某段錨索注漿加固非線性、經(jīng)濟(jì)化優(yōu)化布置設(shè)計(jì)方案如圖1所示。該段巷道一個(gè)循環(huán)布置的長(zhǎng)度為10 m，圖中7根中空錨索注漿時(shí)形成的擴(kuò)散面曲線能夠形成無(wú)縫銜接，每個(gè)非線性循環(huán)布置，中空錨索和實(shí)心錨索使用比例為1？誜1，實(shí)心錨索單價(jià)為1，中空錨索單價(jià)為24.5，一個(gè)布置循環(huán)單價(jià)13，如果全部使用中空錨索，其循環(huán)布置單價(jià)為35，就錨索支護(hù)而言，能夠減少1/3的支護(hù)費(fèi)用。注漿后，通過(guò)內(nèi)窺鏡透視圖發(fā)現(xiàn)：鉆眼時(shí)眼孔壁面光滑，說(shuō)明砂質(zhì)巖層裂隙內(nèi)注漿充填較為密實(shí)，巷道圍巖得到加固，注漿范圍內(nèi)中空錨索和實(shí)心錨索都能夠?qū)崿F(xiàn)全長(zhǎng)錨固，能夠達(dá)到懸吊支護(hù)效果。透視圖如圖2所示。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹罡，任大春.裂隙巖層三維滲流的隨機(jī)模型[J].東北水利水電，2006，（2）.

[2] 張連名，周峰，張兆坤.地下巖層裂隙的幾種勘察研究方法[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2003，（4）.

[3] 張電吉，白世偉，楊春和.裂隙巖體滲透性分析研究[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2003，（1）.

[4] 楊太華，孫鈞，巖層裂隙非規(guī)則幾何水力學(xué)特性研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1997，（19）.

[5] 康延雷，彭新宇，李士東.單家村煤礦井下巷道注漿加固過(guò)古斷層[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，（2）.

摘 要：煤礦井下巷道，特別是松軟巖層地質(zhì)條件下的巷道，近幾年通常采用中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，在實(shí)踐中通常采用中空錨索和普通錨索混合布置，文章結(jié)合淮南礦業(yè)集團(tuán)顧北煤礦井下松軟巖層地質(zhì)條件下巷道中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)和內(nèi)窺鏡觀測(cè)的效果檢驗(yàn)，總結(jié)了礦井下松軟巖層地質(zhì)條件下巷道錨索混合使用、非線性、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)化布置，希望拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：松軟巖層；中空錨索；普通錨索

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）32-0012-02

1 顧北煤礦相關(guān)情況介紹

顧北煤礦地處安徽省淮南市鳳臺(tái)縣西北20 km處的平原大地，井底車(chē)場(chǎng)水平在-648 m，井下地質(zhì)條件復(fù)雜，分布在松軟巖層地質(zhì)條件下的巷道眾多，這種地質(zhì)條件下的巷道受地壓影響，變形量大，巷道維修任務(wù)重。巷道松軟巖層內(nèi)的裂隙是巷道不穩(wěn)定的直接因素，注漿充填加固巷道圍巖是穩(wěn)定巷道的基本保證。隨著科技的發(fā)展，尤其中空注漿錨索的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了巖層內(nèi)裂隙深孔充填注漿。中空錨索和普通錨索均由高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，中空錨索的中心為注漿鋼管，強(qiáng)度等級(jí)為1 770 MPa，普通錨索強(qiáng)度等級(jí)為1 880 MPa。同時(shí)我們也看到中空錨索與同種規(guī)格的實(shí)心錨索相比價(jià)格昂貴，就淮南地區(qū)而言，一根中空錨索的價(jià)格是實(shí)心錨索的2.5倍左右，它們都有各自優(yōu)點(diǎn)或不足：中空錨索可以實(shí)現(xiàn)在巖層裂隙內(nèi)注水泥漿充填圍巖，實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，加強(qiáng)了錨索主動(dòng)懸吊支護(hù)能力，支護(hù)效果明顯，其不足是由于內(nèi)置注漿空心管，造成錨索強(qiáng)度等級(jí)略低，而且如果都使用中空錨索進(jìn)行巷道加固，其成本偏高；實(shí)心錨索一般使用錨固劑進(jìn)行端錨，錨固長(zhǎng)度一般不超過(guò)1.5 m，不能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，在淋水或含水層巷道，錨固劑使用的錨固效果隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸下降，其優(yōu)點(diǎn)錨索強(qiáng)度等級(jí)略高，成本相對(duì)較低。目前最理想的的錨索加固是這兩種錨索混合布置，通過(guò)注漿都實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固（實(shí)心錨索端錨后通過(guò)中空錨索注漿充填也能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固），既能達(dá)到支護(hù)效果，又能節(jié)約成本。實(shí)現(xiàn)中空錨索使用量布置最小化，巖層裂隙注漿充填最大化。非線性、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)化布置方案極大地提高了支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效果。

2 裂隙開(kāi)度和注漿擴(kuò)散面

顧北礦南翼11-2軌道巷所在巖層為砂質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育，屬于松軟巖層的特征。

裂隙開(kāi)度是衡量巖層穩(wěn)定性一個(gè)重要指標(biāo)，細(xì)砂巖裂隙開(kāi)度較小，巖層比較穩(wěn)定，其巖層層位的巷道相對(duì)穩(wěn)定，漿液充填量小，一般不需要注漿加固。砂質(zhì)泥巖裂隙開(kāi)度相對(duì)較大，穩(wěn)定性差，其巖層層位內(nèi)的巷道受壓變形明顯，經(jīng)常需要臥底改棚修護(hù)施工，這樣巷道需要注漿加固處理，而且漿液充填量大，通過(guò)注漿來(lái)充填巖層內(nèi)的裂隙，能夠改善巷道圍巖的穩(wěn)定性能，起到加固巷道的目的。砂質(zhì)泥巖裂隙開(kāi)度一般為2～20 mm，特殊情況下這個(gè)數(shù)值還要大。這個(gè)數(shù)值的統(tǒng)計(jì)是通過(guò)注漿后鉆芯取樣，測(cè)量注漿漿液寬度取得的。以前的注漿巷道在后期的巷修改棚刷擴(kuò)時(shí)，從刷擴(kuò)的斷面上也可以輕易測(cè)量處各類巖層的裂隙開(kāi)度。巖層的裂隙是注漿漿液的通道，水泥漿液在裂隙中凝固后能夠加固巷道圍巖。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，噴漿做為注漿止?jié){層的巷道，噴漿一般控制在120 mm以內(nèi)，其注漿的效果最好，能夠全面封堵巷道內(nèi)漏漿的空隙。中空錨索的注漿壓力一般不超過(guò)15 MPa，壓力如果持續(xù)升高，會(huì)造成漿皮炸裂并漏漿的現(xiàn)象。

注漿擴(kuò)散面是指漿液在注漿壓力和自身重力的作用下擴(kuò)散的范圍。在砂質(zhì)泥巖巷道注漿的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，以中空錨索眼位為中心，其注漿擴(kuò)散半徑一般為3～5 m，其擴(kuò)散面為30～50 m2。注漿是加固巷道圍巖一個(gè)方面，錨索懸吊也是加固的一個(gè)重要因素。由于中空錨索和普通實(shí)心錨索費(fèi)用比就淮南這個(gè)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)為2.5？誜1，巷道內(nèi)中空錨索布置太密，容易出現(xiàn)一根中空錨索注漿把附近的另一根中空注實(shí)、使其不能注漿的現(xiàn)象，造成巷道加固成本升高，因此采取把中空錨索注漿擴(kuò)散面內(nèi)的中空錨索替換成普通錨索，中空注漿在巷道頂部或肩部注漿時(shí)漿液隨著自身重力四溢從而形成的擴(kuò)散面大，既加強(qiáng)了錨索懸吊支護(hù)強(qiáng)度，又能降低支護(hù)成本，完成經(jīng)濟(jì)化一體支護(hù)加固布置。

3 錨索非線性布置理論

中空錨索和實(shí)心錨索混合布置時(shí)，同種規(guī)格的錨索在巷道內(nèi)的布置10 m范圍內(nèi)任意3根不在一條直線上，一根中空錨索的注漿范圍盡最大可能的不干擾另一根中空錨索注漿，在一根中空錨索注漿的范圍內(nèi)可以根據(jù)巖層巖性布置實(shí)心普通錨索。這樣的布置能夠充分發(fā)揮錨索對(duì)巷道圍巖的懸吊作用，既不至于某個(gè)點(diǎn)支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大或不足，又不至于中空錨索注漿時(shí)相互干擾，所謂干擾是指一根中空錨索注漿時(shí)在其注漿范圍把另一根中空錨索孔內(nèi)充填注實(shí)，從而使另一根中空錨索不能注漿，使得其注漿范圍內(nèi)巷道圍巖不能得到加固。相對(duì)于線性規(guī)則成排成列的布置，非線性布置能夠補(bǔ)充弱點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度，又能節(jié)約巷道支護(hù)成本，而線性規(guī)則布置使得支護(hù)材料成本加大，巷道弱點(diǎn)得不到加強(qiáng)支護(hù)。好比幾根筷子，規(guī)則的放置時(shí)，人可以輕易掰斷它們，如果適當(dāng)混亂放置這幾根筷子，人就不能輕易掰斷。優(yōu)化的非線性布置就是基于這個(gè)理論。

顧北礦南翼11-2軌道巷某段錨索注漿加固非線性、經(jīng)濟(jì)化優(yōu)化布置設(shè)計(jì)方案如圖1所示。該段巷道一個(gè)循環(huán)布置的長(zhǎng)度為10 m，圖中7根中空錨索注漿時(shí)形成的擴(kuò)散面曲線能夠形成無(wú)縫銜接，每個(gè)非線性循環(huán)布置，中空錨索和實(shí)心錨索使用比例為1？誜1，實(shí)心錨索單價(jià)為1，中空錨索單價(jià)為24.5，一個(gè)布置循環(huán)單價(jià)13，如果全部使用中空錨索，其循環(huán)布置單價(jià)為35，就錨索支護(hù)而言，能夠減少1/3的支護(hù)費(fèi)用。注漿后，通過(guò)內(nèi)窺鏡透視圖發(fā)現(xiàn)：鉆眼時(shí)眼孔壁面光滑，說(shuō)明砂質(zhì)巖層裂隙內(nèi)注漿充填較為密實(shí)，巷道圍巖得到加固，注漿范圍內(nèi)中空錨索和實(shí)心錨索都能夠?qū)崿F(xiàn)全長(zhǎng)錨固，能夠達(dá)到懸吊支護(hù)效果。透視圖如圖2所示。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹罡，任大春.裂隙巖層三維滲流的隨機(jī)模型[J].東北水利水電，2006，（2）.

[2] 張連名，周峰，張兆坤.地下巖層裂隙的幾種勘察研究方法[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2003，（4）.

[3] 張電吉，白世偉，楊春和.裂隙巖體滲透性分析研究[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2003，（1）.

[4] 楊太華，孫鈞，巖層裂隙非規(guī)則幾何水力學(xué)特性研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1997，（19）.

[5] 康延雷，彭新宇，李士東.單家村煤礦井下巷道注漿加固過(guò)古斷層[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，（2）.

摘 要：煤礦井下巷道，特別是松軟巖層地質(zhì)條件下的巷道，近幾年通常采用中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，在實(shí)踐中通常采用中空錨索和普通錨索混合布置，文章結(jié)合淮南礦業(yè)集團(tuán)顧北煤礦井下松軟巖層地質(zhì)條件下巷道中空錨索注漿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)和內(nèi)窺鏡觀測(cè)的效果檢驗(yàn)，總結(jié)了礦井下松軟巖層地質(zhì)條件下巷道錨索混合使用、非線性、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)化布置，希望拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：松軟巖層；中空錨索；普通錨索

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）32-0012-02

1 顧北煤礦相關(guān)情況介紹

顧北煤礦地處安徽省淮南市鳳臺(tái)縣西北20 km處的平原大地，井底車(chē)場(chǎng)水平在-648 m，井下地質(zhì)條件復(fù)雜，分布在松軟巖層地質(zhì)條件下的巷道眾多，這種地質(zhì)條件下的巷道受地壓影響，變形量大，巷道維修任務(wù)重。巷道松軟巖層內(nèi)的裂隙是巷道不穩(wěn)定的直接因素，注漿充填加固巷道圍巖是穩(wěn)定巷道的基本保證。隨著科技的發(fā)展，尤其中空注漿錨索的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了巖層內(nèi)裂隙深孔充填注漿。中空錨索和普通錨索均由高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，中空錨索的中心為注漿鋼管，強(qiáng)度等級(jí)為1 770 MPa，普通錨索強(qiáng)度等級(jí)為1 880 MPa。同時(shí)我們也看到中空錨索與同種規(guī)格的實(shí)心錨索相比價(jià)格昂貴，就淮南地區(qū)而言，一根中空錨索的價(jià)格是實(shí)心錨索的2.5倍左右，它們都有各自優(yōu)點(diǎn)或不足：中空錨索可以實(shí)現(xiàn)在巖層裂隙內(nèi)注水泥漿充填圍巖，實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，加強(qiáng)了錨索主動(dòng)懸吊支護(hù)能力，支護(hù)效果明顯，其不足是由于內(nèi)置注漿空心管，造成錨索強(qiáng)度等級(jí)略低，而且如果都使用中空錨索進(jìn)行巷道加固，其成本偏高；實(shí)心錨索一般使用錨固劑進(jìn)行端錨，錨固長(zhǎng)度一般不超過(guò)1.5 m，不能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，在淋水或含水層巷道，錨固劑使用的錨固效果隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸下降，其優(yōu)點(diǎn)錨索強(qiáng)度等級(jí)略高，成本相對(duì)較低。目前最理想的的錨索加固是這兩種錨索混合布置，通過(guò)注漿都實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固（實(shí)心錨索端錨后通過(guò)中空錨索注漿充填也能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固），既能達(dá)到支護(hù)效果，又能節(jié)約成本。實(shí)現(xiàn)中空錨索使用量布置最小化，巖層裂隙注漿充填最大化。非線性、經(jīng)濟(jì)化的優(yōu)化布置方案極大地提高了支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效果。

2 裂隙開(kāi)度和注漿擴(kuò)散面

顧北礦南翼11-2軌道巷所在巖層為砂質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育，屬于松軟巖層的特征。

裂隙開(kāi)度是衡量巖層穩(wěn)定性一個(gè)重要指標(biāo)，細(xì)砂巖裂隙開(kāi)度較小，巖層比較穩(wěn)定，其巖層層位的巷道相對(duì)穩(wěn)定，漿液充填量小，一般不需要注漿加固。砂質(zhì)泥巖裂隙開(kāi)度相對(duì)較大，穩(wěn)定性差，其巖層層位內(nèi)的巷道受壓變形明顯，經(jīng)常需要臥底改棚修護(hù)施工，這樣巷道需要注漿加固處理，而且漿液充填量大，通過(guò)注漿來(lái)充填巖層內(nèi)的裂隙，能夠改善巷道圍巖的穩(wěn)定性能，起到加固巷道的目的。砂質(zhì)泥巖裂隙開(kāi)度一般為2～20 mm，特殊情況下這個(gè)數(shù)值還要大。這個(gè)數(shù)值的統(tǒng)計(jì)是通過(guò)注漿后鉆芯取樣，測(cè)量注漿漿液寬度取得的。以前的注漿巷道在后期的巷修改棚刷擴(kuò)時(shí)，從刷擴(kuò)的斷面上也可以輕易測(cè)量處各類巖層的裂隙開(kāi)度。巖層的裂隙是注漿漿液的通道，水泥漿液在裂隙中凝固后能夠加固巷道圍巖。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，噴漿做為注漿止?jié){層的巷道，噴漿一般控制在120 mm以內(nèi)，其注漿的效果最好，能夠全面封堵巷道內(nèi)漏漿的空隙。中空錨索的注漿壓力一般不超過(guò)15 MPa，壓力如果持續(xù)升高，會(huì)造成漿皮炸裂并漏漿的現(xiàn)象。

注漿擴(kuò)散面是指漿液在注漿壓力和自身重力的作用下擴(kuò)散的范圍。在砂質(zhì)泥巖巷道注漿的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，以中空錨索眼位為中心，其注漿擴(kuò)散半徑一般為3～5 m，其擴(kuò)散面為30～50 m2。注漿是加固巷道圍巖一個(gè)方面，錨索懸吊也是加固的一個(gè)重要因素。由于中空錨索和普通實(shí)心錨索費(fèi)用比就淮南這個(gè)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)為2.5？誜1，巷道內(nèi)中空錨索布置太密，容易出現(xiàn)一根中空錨索注漿把附近的另一根中空注實(shí)、使其不能注漿的現(xiàn)象，造成巷道加固成本升高，因此采取把中空錨索注漿擴(kuò)散面內(nèi)的中空錨索替換成普通錨索，中空注漿在巷道頂部或肩部注漿時(shí)漿液隨著自身重力四溢從而形成的擴(kuò)散面大，既加強(qiáng)了錨索懸吊支護(hù)強(qiáng)度，又能降低支護(hù)成本，完成經(jīng)濟(jì)化一體支護(hù)加固布置。

3 錨索非線性布置理論

中空錨索和實(shí)心錨索混合布置時(shí)，同種規(guī)格的錨索在巷道內(nèi)的布置10 m范圍內(nèi)任意3根不在一條直線上，一根中空錨索的注漿范圍盡最大可能的不干擾另一根中空錨索注漿，在一根中空錨索注漿的范圍內(nèi)可以根據(jù)巖層巖性布置實(shí)心普通錨索。這樣的布置能夠充分發(fā)揮錨索對(duì)巷道圍巖的懸吊作用，既不至于某個(gè)點(diǎn)支護(hù)強(qiáng)度過(guò)大或不足，又不至于中空錨索注漿時(shí)相互干擾，所謂干擾是指一根中空錨索注漿時(shí)在其注漿范圍把另一根中空錨索孔內(nèi)充填注實(shí)，從而使另一根中空錨索不能注漿，使得其注漿范圍內(nèi)巷道圍巖不能得到加固。相對(duì)于線性規(guī)則成排成列的布置，非線性布置能夠補(bǔ)充弱點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度，又能節(jié)約巷道支護(hù)成本，而線性規(guī)則布置使得支護(hù)材料成本加大，巷道弱點(diǎn)得不到加強(qiáng)支護(hù)。好比幾根筷子，規(guī)則的放置時(shí)，人可以輕易掰斷它們，如果適當(dāng)混亂放置這幾根筷子，人就不能輕易掰斷。優(yōu)化的非線性布置就是基于這個(gè)理論。

顧北礦南翼11-2軌道巷某段錨索注漿加固非線性、經(jīng)濟(jì)化優(yōu)化布置設(shè)計(jì)方案如圖1所示。該段巷道一個(gè)循環(huán)布置的長(zhǎng)度為10 m，圖中7根中空錨索注漿時(shí)形成的擴(kuò)散面曲線能夠形成無(wú)縫銜接，每個(gè)非線性循環(huán)布置，中空錨索和實(shí)心錨索使用比例為1？誜1，實(shí)心錨索單價(jià)為1，中空錨索單價(jià)為24.5，一個(gè)布置循環(huán)單價(jià)13，如果全部使用中空錨索，其循環(huán)布置單價(jià)為35，就錨索支護(hù)而言，能夠減少1/3的支護(hù)費(fèi)用。注漿后，通過(guò)內(nèi)窺鏡透視圖發(fā)現(xiàn)：鉆眼時(shí)眼孔壁面光滑，說(shuō)明砂質(zhì)巖層裂隙內(nèi)注漿充填較為密實(shí)，巷道圍巖得到加固，注漿范圍內(nèi)中空錨索和實(shí)心錨索都能夠?qū)崿F(xiàn)全長(zhǎng)錨固，能夠達(dá)到懸吊支護(hù)效果。透視圖如圖2所示。

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