斷層破碎帶高應(yīng)力區(qū)錨注加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

李振+張宗國+彭浩

摘 要：通過對破碎帶錨注加固技術(shù)，提高錨桿錨固力，充分發(fā)揮錨桿對應(yīng)力破碎帶頂板巖層的錨固與懸吊作用；另一方面利用水泥漿液的流動性快速滲入破碎帶裂隙內(nèi)，并與之凝結(jié)成整體，與錨桿支護(hù)相結(jié)合形成組合拱，充分發(fā)揮錨網(wǎng)支護(hù)的組合拱與懸吊作用，提高圍巖支護(hù)的整體性和承載能力。

關(guān)鍵詞：斷層破碎帶；應(yīng)力集中區(qū)；圍巖破碎；注漿錨桿；應(yīng)用

中圖分類號：D267.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0135-02

1 工程概況

南十一采區(qū)軌道上車場位于劉仙莊斷層和尹家洼斷層之間的破碎帶處施工，圍巖應(yīng)力分布復(fù)雜。該區(qū)域均采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，巷道掘進(jìn)斷面12.1～16.1m2。巷道施工完成后，局部漿皮開裂嚴(yán)重，同時伴隨巷道變形、底鼓、頂幫移近量不斷加大，最大變形量達(dá)1130mm，水溝內(nèi)外側(cè)出現(xiàn)較大高低差，難以滿足提升運輸行人需要。針對該種情形，繼續(xù)采用一般錨網(wǎng)噴支護(hù)方式修復(fù)，噴漿體無法與破碎帶巖層密切結(jié)合，一旦圍巖應(yīng)力變化，漿體與圍巖發(fā)生離層，很難滿足巷道服務(wù)年限及支護(hù)要求。即使多次進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，效果也是不佳，而且反復(fù)維修巷道工程量大，因此必須采取一定的措施，將破碎帶圍巖裂隙充填，并將破碎巖石進(jìn)行人工粘結(jié)成整體，提高圍巖整體性和自承能力。

2 巷道變形主要原因

2.1 客觀因素

南十一采區(qū)軌道上車場位于斷層破碎帶，巷道圍巖破碎，局部頂?shù)装鍨樘假|(zhì)泥巖，易吸水膨脹后體積增大，而該區(qū)域位于破碎帶處，裂隙發(fā)育，吸水后圍巖進(jìn)一步膨脹，而受到破壞，巷道錨網(wǎng)噴支護(hù)在承受圍巖破碎巖層的自重外，兩側(cè)破碎巖石膨脹，導(dǎo)致錨桿錨固體的承壓作用減弱，同時受巖石膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到一定程度時，漿體就會開裂，釋放壓力，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞。

2.2 主觀因素

（1）該巷道采用鉆爆法施工，爆破方式、炮眼個數(shù)、角度、間距、周邊眼布置、炮眼裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)以及起爆方式等控制不好，都會破壞圍巖整體性，而且爆破后的沖擊波，會進(jìn)一步加大破碎帶巖石裂隙發(fā)育，易導(dǎo)致圍巖承載能力下降，影響支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（2）施工組織管理不完善，斷層破碎帶裂隙發(fā)育，錨桿安裝質(zhì)量不好，錨固力低，支護(hù)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；圍巖暴露時間長未及時噴漿，造成圍巖風(fēng)化。（3）巷道成型不好，造成局部應(yīng)力集中點。

3 錨注加固技術(shù)

由以上分析看，該區(qū)域巷道變形嚴(yán)重是各種因素綜合作用的結(jié)果，普通錨網(wǎng)噴支護(hù)不能滿足其支護(hù)強(qiáng)度的要求。我們對現(xiàn)場變形及受力情況進(jìn)行分析，決定對變形區(qū)域巷道按標(biāo)準(zhǔn)刷擴(kuò)改造并噴漿后，及時進(jìn)行注漿加固；同時刷擴(kuò)期間嚴(yán)格作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，搞好支護(hù)質(zhì)量，控制裝藥量，降低對相對穩(wěn)定后的圍巖破壞。

成巷后進(jìn)行打眼注漿作業(yè)，一方面使破碎松散巖石與水泥漿膠結(jié)后形成整體，改變圍巖松散破碎結(jié)構(gòu)，提高其粘結(jié)力及圍巖強(qiáng)度，使圍巖為錨桿提供可靠地著力點，提高錨桿錨固力，充分發(fā)揮錨桿對松散巖層的錨固作用；另一方面利用水泥漿液充填圍巖裂隙，與錨網(wǎng)支護(hù)相結(jié)合形成多層組合拱，擴(kuò)大支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性和承載能力。

4 注漿設(shè)備材料及工藝

4.1 注漿設(shè)備材料

（1）注漿材料與注漿管：水泥漿為普通425#硅酸鹽水泥、水玻璃雙漿混合漿，雙漿配合比為：水玻璃用量為水泥重量的3%。水泥漿中水：水泥混合比為1：2。錨注加固采用麻繩和快硬水泥進(jìn)行封孔。注漿管采用規(guī)格為直徑×壁厚=24mm×2.5mm的普通鋼管焊接制作，注漿管長度為1800mm，在桿體周圍預(yù)留五花型注漿孔，注漿孔規(guī)格為φ6mm，間距為100mm。注漿管靠近外側(cè)的一端留有絲口，絲口段長100mm，和φ19mm高壓閥快速接頭連接，用于高壓注漿。（2）注漿設(shè)備：注漿設(shè)備主要為注漿泵，型號為DL308型風(fēng)動注漿設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

4.2 注漿施工工藝

（1）工序：鉆孔→安裝注漿錨桿桿體→安裝注漿管→固定好注漿管→封孔→注漿→拆下注漿設(shè)備→錨固注漿錨桿。（2）注漿孔布置：每排布置7個注漿孔（底板2個、兩底腳各1個、拱頂3個），拱頂注漿孔采用五花型布置，注漿孔直徑27mm，深2000mm，注漿孔間距2000mm，排距2000mm（見圖1）。（3）安裝注漿管、封孔：安裝注漿管時，將預(yù)先準(zhǔn)備好的注漿管投入到注漿孔，注漿管深入注漿孔1.7m，注漿孔深不得小于1.7m，注漿孔外預(yù)留不超過100mm的絲口；封孔：先用麻繩繞注漿管將其四周封堵嚴(yán)密，然后用2～3塊快硬水泥藥卷均勻?qū)@孔封堵嚴(yán)密，確保不漏漿。（4）注漿：配制水泥漿：根據(jù)當(dāng)班錨注加固用量，按水灰比取足量清水和水泥（篩去雜質(zhì)）分別加入到拌料桶內(nèi)，使用風(fēng)動攪拌器攪拌均勻，攪拌時間不少于5分鐘。水泥漿配比完成后，再按雙漿配合比比例加入水玻璃，使用風(fēng)動攪拌器攪拌均勻。

注漿：注漿前嚴(yán)格按照要求將注漿管與注漿泵連接，然后緩慢開動注漿泵以檢查與注漿泵連接的注漿管是否通暢、連接是否牢固，緩慢開閉2～3次。開動注漿泵進(jìn)行注漿，注漿泵開啟后，方可加入注漿液。注漿時，由專人觀察注漿管及注漿孔情況，待注漿孔注滿漿時，關(guān)閉注漿泵。關(guān)閉注漿泵的同時，將注漿管處的高壓閥關(guān)閉，防止高壓漿液流出，等待注漿體凝固12小時，凝固期內(nèi)嚴(yán)禁將高壓閥打開或卸下，凝固完畢后方可卸下連接頭。注漿時每個孔都應(yīng)一次性注滿，其過程中停滯時間不得超過1分鐘，否則會堵管，注漿時若出現(xiàn)跑漏漿液的現(xiàn)象，在不停機(jī)的情況下，應(yīng)及時用麻繩、快硬水泥封堵。

清洗設(shè)備：每次注漿作業(yè)完畢后，必須用清水將攪拌桶內(nèi)外清洗干凈。

5 錨注加固技術(shù)應(yīng)用效果

注漿后在刷擴(kuò)區(qū)巷道拱頂、幫部、底板分別布置測點，通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析，注漿后巷道圍巖變形速度明顯減小，巷道穩(wěn)定下來，保證了南十一采區(qū)后續(xù)工程的如期進(jìn)行，同時為今后類似地質(zhì)條件下巷道支護(hù)提供了可靠的數(shù)據(jù)及理論參考。

6 結(jié)束語

（1）在圍巖破碎松散的巖巷中，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)再進(jìn)行注漿加固的方法具有施工工藝簡單、勞動強(qiáng)度低、施工速度快、作業(yè)安全等特點，且施工質(zhì)量是其他支護(hù)形式無法達(dá)到的。（2）錨注加固后巷道圍巖與支護(hù)層無明顯變形，有效提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體承載能力，控制了巷道圍巖變形，避免了對巷道的再次破壞。

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