深部區域巷道圍巖控制中預應力錨注技術的應用

孫樹峰

（汾西礦業集團賀西煤礦，山西 柳林 033300）

引言

隨著礦井開采深度的逐漸增加，地壓越來越大，使得巷道支護難度不斷增加，為確保深部區域巷道圍巖支護問題得到良好解決，合理運用預應力錨注技術特別重要，通過應用此項技術，可以提升深部區域巷道圍巖控制效果，避免頂板巖石出現失穩現象。為保證預應力錨注技術得到良好運用，本文重點探討深部區域巷道圍巖控制當中預應力錨注技術的應用要點與注意事項，核心內容如下。

1 深部區域巷道圍巖特點分析

深部區域巷道圍巖主要為環向受壓，同時具有非對稱的特點，其頂部和兩幫，包括底板同時受壓，通常頂部與兩幫具備支護，其底部不具備支護，壓力顯現比較明顯。結合深部區域巷道圍巖監測現狀可以得知，在外界壓力的作用下，巷道頂部穩定結構遭到破壞，使得頂板逐漸下沉，當其實際下沉量超出100 mm，噴漿皮會逐漸脫落，出現比較多的網包，個別錨索處于失效狀態。同時，在深部區域巷道圍巖當中，因為底板缺乏支護，底板煤巖體流變性底鼓，再加上受外界采動影響過大，巷道圍巖周圍容易出現不同程度的鼓包現象，通過進行有效處理，可以取得較好效果[1]。

2 預應力錨注技術的具體運用

2.1 案例分析

某煤礦對深部區域巷道圍巖控制要求較高，由于礦壓較為明顯，在-330 m 位置的水平巷道部位出現嚴重破壞，其中，中區專用回風巷出現漿體開裂現象，其底部發生鼓包現象，之前每年需要進行1 到2 次的修筑處理。在-330 m 中區集中軌道下山車場位置，雖然應用巷道維修技術，但是兩幫刷直工作沒有完成，故需要進行二次修刷處理，并將軌道進行調平處理，在其他巷道項目當中，巷道的兩幫發生比較嚴重的片落與開裂現象，也需要進行多次維修。

2.2 應力測試

應力測試步驟如下：正常安裝錨桿，將錨桿測力表設置在螺母和托盤之間，可以獲得錨桿測力表和扭矩記錄的具體讀數。通常來講，錨桿機安裝結束后，其即時荷載顯示為8.5 t，錨桿機和錨桿分離后，其穩定荷載是7.5 t，安裝扭矩是290 N·m。

2.3 錨桿施工要點

在預應力錨注施工期間，施工作業人員需要加強準備，重點包含拉拔試驗、鉆孔錄像觀測與巷道表面刷至設計尺寸、高預應力錨桿與注漿錨桿施工、混凝土噴射施工、注漿施工、底板混凝土澆筑施工等一系列內容。在實際施工環節，要求作業人員注意以下幾個問題：

1）鉆孔施工。在此項目當中，鉆孔直徑為30 mm，鉆孔的實際深度需要結合錨桿有效長度來確定，鉆孔角度需要按照實際設計圖紙要求進行施工。結合鉆孔施工特點可以得知，施工人員需要合理控制鉆機的角度與深度，在孔底施工期間，要將鉆桿上、下移動，然后對鉆孔進行徹底的沖洗。

2）金屬網施工。結合此深部區域巷道圍巖控制特點可以得知，施工人員所選擇的金屬網，其直徑不宜小于6 mm，將其制作為經緯平網，規格為2 000 mm×1 000 mm，網格的規格為60 mm×60 mm，其實際搭接長度在100 mm 到200 mm 之間，相鄰的兩塊網利用鐵絲進行穩定連接，在連接點施工期間，需要保持用力均勻，其實際間隔為0.3 m。

3）高強預應力注漿錨桿施工。施工人員需要合理安裝錨桿，將減阻墊圈和托盤等一系列組件，按照先后順序，有序傳入到錨桿當中[2]。錨桿安裝結束后，需要及時安裝樹脂，將樹脂錨固劑通過錨桿有序推進到鉆孔的內部，在具體操作環節，保持用力均勻、連續，防止樹脂錨固劑受穿刺后發生破損。利用鉆機推送樹脂錨固劑，待錨桿接入到鉆機內部后，利用鉆機，將錨固劑直接推送到鉆孔的深處，一直到頂不動為止。對錨固劑進行充分的攪拌，通過利用鉆機，針對錨固劑進行有效攪拌，在此期間，可以將鉆機推力直接調整到最大值，攪拌時間在15 s 到20 s 之間。同時，施工人員還要嚴格控制托盤和頂板之間的間隙，錨固劑攪拌結束后，保證頂板和托盤之間保持5 mm～10 mm 的空隙。

4）將阻尼打開。錨固劑充分攪拌之后，等待30 s到60 s，將錨桿鉆機啟動，同時打開螺母阻尼，利用錨桿，將螺母擰緊處理，在此操作環節，鉆機僅旋轉不推進。

5）提升安裝應力。將錨桿鉆機連接至扭矩放大器當中，及時擰緊螺母，保證其實際安裝應力達到8 t，錨桿施工作業順序是由外向內、先頂板然后兩幫施工。

2.4 其他注意要點

2.4.1 科學布置觀測點

巷道拱頂下沉和水平收斂情況，能夠有效反映出圍巖的動態變化水平，在判定圍巖穩定性的過程當中，需要加強現場測量。各個觀測點的實際布置方式主要包含隨機布點與均勻布點兩種方法，一般來講，相距30 m 到50 m 的距離，需要合理布置觀測點，在采區內部，需要采用隨機布點方式，并綜合考慮巷道的實際情況，確定觀測點的實際布置密度。同時，為確保觀測點布置更加科學，有關人員還要運用計算機軟件，模擬巷道幾何模型，具體見圖1。

圖1 模擬巷道幾何模型

2.4.2 合理選擇支護形式

針對圍巖松軟破碎深井高應力巷道特點可以得知，通過采取被動支護方法，能夠取得較好的巷道加固效果，如果圍巖過于松動，會影響其實際施工強度，嚴重的還會發生隱形拱現象，最終使得支護處于失效狀態。在此項目當中，因為巷道淺部的圍巖松軟破碎可錨性比較差，所以，施工人員需要采取綜合性的錨桿錨索進行加固，進而取得較好的控制效果[3]。

2.4.3 針對注漿錨索進行二次張拉和錨固處理

在此深部區域巷道圍巖支護施工期間，錨固方式采取全長錨固方法，在其端部采取水泥灌漿錨固方法，一般來講，灌漿錨固長度在1 500 mm～2 000 mm之間，預留鋁塑管實施二次注漿施工，灌漿結束7 d之后，施工人員需要將錨索托盤與鎖具安裝到“幾”字型的鋼筋梯子梁上部實施錨索張拉處理，錨索預緊力不宜小于200 kN，以上施工完畢后，需要對錨索預留鋁塑管實施二次水泥注漿施工，全部錨索需要和井筒底板保持垂直狀態。

2.4.4 混凝土澆筑施工

在混凝土澆筑施工之前，施工人員需要將鋼筋籠下部的泥沙與積水進行徹底清理，混凝土強度等級是C30，在混凝土澆筑施工期間，需要振搗密實，針對鋼筋比較密的區域，需要分次下料，并逐漸縮小混凝土分層振搗厚度。砂、石與水泥等材料，均需要按照有關規定配合比進行施工，同時進行均勻攪拌。在混凝土澆筑期間，鋼筋籠兩端和巷幫掏槽部位不宜出現較大間隙，為提升支撐效果，在混凝土內部，可以添加適量的早強劑，早強劑的實際使用量是混凝土量的3%到6%左右。

2.4.5 加強巷道支護觀測

礦壓觀測的工作目標是，針對巷道圍巖動態，包括礦壓規律進行有效觀測，有效檢驗支護設計和施工技術是否合理，并采取合理的方法，對圍巖控制方案進行完善，在巷道支護觀測環節，有關人員可從以下兩方面入手：

第一，加強微觀觀測。在觀測過程當中，有關人員需要對表面位移量和支護受力情況進行觀測，一般來講，表面位移量主要包含頂板移近量和底板移近量以及巷道底鼓量等，支護受力觀測對象主要為支架受力與位移等內容[4]。

第二，加強宏觀觀測。在實際觀測工作當中，有關人員需要對施工工藝變化與巷道的支護情況進行觀測。

3 效果分析

結合此項目現場情況能夠得知仍然出現輕微的底鼓現象，究其原因，主要是由于巷道兩幫和底部巖體的強度比較低，其所承受的實際壓力過大，頂板和兩幫支護強度增加后，巷道頂板壓力經過煤壁逐漸傳遞至兩幫巖體，使得應力在底部和兩幫集中釋放，引發嚴重的變形現象。所以，為確保兩幫巖體位置錨桿質量符合規定要求，需要提升弱勢巖體的施工強度。

此外，采取預應力錨注支護軟巖巷道，巷道巖頂板和兩幫變形能夠得到有效控制，取得比較好的支護效果，通過采取此種方式，能夠提升頂板和兩幫的穩定性與整體性，充分發揮出支護系統的各項優勢，取得較好支護效果。

4 結語

主要對深部區域巷道圍巖控制中預應力錨注技術的應用要點和注意事項進行分析，有效提升深部區域巷道圍巖控制效果，能夠為相關人員提供良好幫助和參考。