實心錨桿注漿加固技術在水峪煤礦支護中的實踐

郝先鵬

（汾西礦業集團水峪煤礦，山西 孝義 032300）

1 概況

水峪煤礦6115 工作面主要開采11#煤層，煤層厚度為6.04～11.49 m，平均厚度為7.64 m，含0～6層夾矸，煤層傾角為2°～9°，平均傾角6°。煤層頂板為泥巖，底板為泥巖。6115 回風順槽工程量為1161 m，沿11#煤層頂板進行掘進，巷道斷面為矩形，寬度4.5 m，高度3.0 m。

2 支護方式分析

水峪煤礦6115 回風順槽采用錨桿、錨索、六邊形金屬網、鋼帶聯合支護。支護方式：頂板錨桿Φ22 mm×2200 mm 的螺紋鋼錨桿，間距1000 mm，排距900 mm，每排布置五根，兩幫邊角錨桿向幫內75°傾斜，其余均垂直于頂板布置，每根錨桿配套使用兩支藥卷，上部一支為MSCKb2355，下部一支為MSK2355，每排螺紋鋼錨桿配合使用一片WD300/4.5-4200 mm 的鋼帶，每根螺紋鋼錨桿配套規格為150 mm×150 mm×10 mm 的拱形高強度托盤，球形墊圈配減磨墊圈疊加安裝，錨桿預緊力矩≥300 N·m，錨固力≥190 kN。

兩幫錨桿采用Φ22 mm×2200 mm 的螺紋鋼錨桿，間距1000 mm，排距900 mm，兩幫每排各布置三根錨桿，每根錨桿配套使用兩支MSKb2355 的藥卷，每根錨桿配套使用一塊400 mm×280 mm 的鋼帶托板與150 mm×150 mm×10 mm 的拱形高強度托盤，球形墊圈配減磨墊圈疊加安裝，錨桿預緊力矩≥300 N·m，錨固力≥190 kN。

頂幫鋪設長× 寬=4500（2900） mm×1100 mm 的六邊形金屬網，網與網對接，網的長度不夠或過長時，可視頂幫具體情況適當剪、接，鋪好后必須及時聯網，采用16#雙股鉛絲扭接不少于三圈，聯網距不大于200 mm。

錨索采用1×19 股高強度低松弛預應力Φ21.8 mm 的鋼絞線，長度為7300 mm，每排布置兩根錨索，間距2400 mm，排距1800 mm，每根錨索配套使用一塊長×寬×厚=300 mm×300 mm×14 mm的拱形高強度鐵板與球形墊圈疊加安裝，每根錨索配套使用三支藥卷，上部一支為MSCKb2355，下部兩支為MSK2355，錨索預緊力≥200 kN，錨固力≥36.3 T。

從以往的支護實踐來看，單獨采用錨桿錨索支護的效果不佳，深部圍巖破碎嚴重，塑性區、破碎區范圍很大，蠕變嚴重，巷道圍巖變形少則幾百毫米，多達1.0～2.0 m。之前也采用過中空注漿錨桿等復合錨注支護技術，但是整體成本高，效果較差。針對一這情況，設計采用高強度可注漿實心錨桿來對6115 回風順槽破碎巷道進行支護加固。

3 實心錨桿注漿加固工藝及實施方案

3.1 可注漿實心錨桿及安裝工藝

3.1.1 可注漿實心錨桿結構

可注漿實心錨桿結構如圖1，主要是由注漿墊板、薄壁鋼管、密封管、注漿導管、密封圈、桿體、限位擋環、錨具、錨桿孔等部件組成，主要是在普通實心錨桿的基礎上增加一套輔助注漿封孔機構及錨桿一端設有的限位擋環。可注漿實心錨桿實物如圖2。

圖1 實心注漿錨桿結構示意圖

圖2 可注漿實心錨桿實物

3.1.2 可注漿實心錨桿安裝工藝

（1）安裝定位擋環。錨桿鉆孔施工時，保持錨桿外露長度（100±5）mm，距外露端頭570 mm位置處安裝定位擋環。

（2）定錨桿孔位及施工錨桿孔。根據校延后的中心線及錨桿間排距，用鋼尺標定錨桿孔位置；將錨桿鉆機移至錨桿孔位下施工錨桿孔。

（3）清孔。將鉆孔中存在的石渣、粉塵等進行清理。

（4）裝樹脂藥卷并攪拌。向錨桿孔裝入1 支K2550 樹脂錨固劑，利用實心錨桿將其推入孔底。將鉆機與錨桿螺母連接，用錨桿鉆機推進錨桿，至孔中500～800 mm 時開始攪拌。

（5）卸下錨桿螺母，安裝注漿蓋板+孔口錐形密封圈+金屬墊，重新安裝錨桿螺母。

（6）緊固錨桿。啟動鉆機，帶動錨桿螺母實現注漿蓋板緊固，壓縮注漿導管上的橡膠管實現封孔。

（7）安裝外接注漿管，進行注漿，實現錨桿注漿加固及全長錨固。

3.2 可注漿實心錨桿注漿工藝施工方案

為預防6115 回風順槽斷層對巷道支護影響，在幫部錨桿中間2 排增設實心注漿錨桿，其間排距為3000 mm×800 mm，并進行注漿加固，解決破碎巖體巷道的支護問題。

3.2.1 注漿準備工作

提前準備好施工作業所需的材料、設備、工器具。幫部注漿材料為KMA—1 型超強礦用無機材料，注漿設備使用一臺2ZBQ-50/19 型氣動注漿泵、一臺JQW-250S 氣動攪拌桶、注漿管、封孔器、混合器、高壓輸料管，打眼使用MQT130 型氣動錨桿鉆機及配套鉆桿和Φ32 mm 鉆頭。

3.2.2 注漿參數

注漿材料：KMA—1（2）型超強礦用無機材料。

漿液構成：KMA—1（2）型超強礦用無機材料與礦井水攪拌均勻后進行泵送，水灰比0.3:1。

礦井壓風0.6～0.8 MPa，注漿壓力逐漸升至1.0～3.0 MPa（注漿時需認真觀察表面漿液漏跑情況，當明顯漏跑漿液時，即使未達到注漿壓力，也應立即停止注漿）。

注漿根據漿液的有效擴散，若破碎帶裂隙較大，漿液有效擴散性強，可加大間排距；若破碎帶裂隙較小，漿液有效擴散性弱，縮小注漿孔間排距，少注漿。

4 效果分析

4.1 巷道變形和壓力監測

在6115 回風順槽設置2 個位移觀測站（距離工作面140 m 處和280 m 處）+1 個應力監測點（距離工作面200 m 處），掌握巷道的變形及壓力變化情況。監測結果如圖3、圖4。

圖3 巷道變形量監測情況示意圖

由圖3 可知，6 個月時間內2 個位移觀測點頂底板累計最大移近量為95 mm，兩幫累計最大移近量為44 mm 左右，巷道變形量小，巷道圍巖穩定性較好。由圖4 可知，錨桿錨索壓力變化值均小于200 kN，在安全范圍內。因此，本次6115 回風順槽的錨注支護效果理想。

圖4 巷道錨桿錨索壓力變化情況示意圖

4.2 鉆孔窺視

對6115 工作面回風順槽側幫及煤柱進行鉆孔窺視，結果表明：0～1 m 范圍孔內表面粗糙，煤體破碎嚴重，破碎體在注漿后粘合孔壁；1.5 m、3.5～4.0 m 范圍孔內有注漿漿液痕跡，該段注漿料與煤體融合密實，注漿加固效果顯著。

5 結論

為提高6115 回風順槽破碎巷道的支護效果，在幫部錨桿中間2 排增設實心注漿錨桿。監測結果表明：頂底板和兩幫累計最大移近量較小，錨桿錨索壓力變化值在安全范圍內，結合鉆孔窺視結果可以說明，錨注支護效果理想，有效解決了6115 回風順槽斷層對巷道支護的影響。實心錨桿注漿加固技術是一種解決破碎巖體巷道支護問題的較理想方案，安全經濟效益顯著。