锚注联合支护

锚注联合支护（精选九篇）

锚注联合支护篇1

淮北矿业集团刘店煤矿六采区胶带下山设计在二叠系下统山西组岩层中, 10煤层顶板之下, 埋深-680m, 区段内地质构造复杂, 巷道施工范围内主要岩性以粉砂岩、细砂岩、泥岩为主, 胶结性差、节理层理较发育, 易风化, 见水膨胀率高, 软岩特征明显。

六采区胶带下山断面为半圆拱形, 采用U29金属支架支护, 起拱位置设计宽度5200mm。这种支架低阻滑移, 虽然顶板打设超前支护钢管, 棚腿由锁腿锚杆配合卡缆定位, 但两帮仍内移较大, 断面收缩较严重, 主要是U型支架与围岩之间充填不实, 存在大量不均匀间隙造成的巷道初期不承载, 支架的设计承载能力难以发挥。

1 巷道破坏分析

六采区胶带下山围岩变形量大, 表现为初期来压快、变形显著, 如不采取有效支护措施, 极易发生冒顶、片帮等破坏现象。即使围岩变形变得比较稳定后, 围岩还以一定的速度长期处于流变状态。巷道来压方向多表现为四周来压。巷道开挖后不仅顶板、两帮易发生显著变形和破坏, 底板也往往出现强烈变形和破坏, 强烈底臌会加剧两帮和顶板的变形和破坏。围岩变形对应力的变化非常敏感, 受震动、邻近巷道掘进, 围岩变形和破坏均有明显增加。围岩变形有时突然剧烈增加, 导致断面迅速缩小, 具有强烈的冲击性。

2 支护原理

锚喷支护时一种主动支护, 施工便捷, 适用性强, 但是此类支护必须根据不同的围岩松动圈确定不同的支护参数, 而在施工中经常是不同围岩特性的巷道套用同一参数, 使得支护达不到预期效果。此类支护隐蔽性大, 容易造成大面积浆皮脱落及冒顶事故。

以注浆锚杆及浆体加固为主的主动加固形式, 先对原巷道进行挂网、打锚杆、喷浆等临时支护, 再对围岩进行注浆固结, 从根本上改变围岩结构, 使之成为坚实承载的支护拱。对于节理裂隙发育的煤体和岩体, 注浆可改变围岩的松散结构, 提高粘结力和内摩擦角, 封闭裂隙, 使岩体强度显著提高。注浆加固可为锚杆提供可靠的着力基础, 使锚杆对松散的围岩的锚固作用得以发挥。

3 注浆加固的机理分析

3.1 采用注浆锚杆注浆, 可以利用浆液封堵围岩裂隙隔绝空气, 防止围岩风化。

3.2 注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体, 提高了岩体强度。

3.3 注浆后喷层壁厚充填密实, 保证荷载均匀地作用在喷层和支护体上, 避免出现应力集中点。

3.4 利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙, 配合锚喷支护, 可以形成一个多层组合拱, 扩大了支护结构的稳定, 且注浆锚杆的本身亦为全长锚固锚杆, 将多层组合拱连成一共同承载体, 提高了支护结构的整体性。

3.5 注浆使支护结构的断面尺寸加大, 围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩较小, 降低了支护结构中产生的拉应力和压应力。

4 锚锚注联合支护

对易变形巷道, 应实施二次支护。一次支护在保证围岩稳定的条件下允许有一定变形, 释放压力;在合适的时间进行二次支护, 保持巷道的长期稳定。

4.1 两次锚网喷支护

锚杆规格一次支护为GM20/2400-490, 二次支护为GM22/3000-490, 间排距800m m×800m m, 二次支护锚杆均匀布置在一次支护两排锚杆中心位置, 锚杆托盘一次支护采用TPF150×150/10型, 二次支护采用TPF200×200/10型, 钢筋网规格为Φ6-100×100mm (1800×1000mm, 冷拨带肋钢筋电阻焊接网) , 每孔采用2节Z2950中速树脂药卷。为保证锚固效果, 及时对锚杆进行二次加扭, 使锚杆螺母拧紧力矩不小于300N·m, 锚杆锚固力不小于80kN。

喷砼水泥选用淮北矿业集团水泥厂生产的p.o42.5普通硅酸盐水泥, 黄砂粒径为大于0.35mm中粗砂, 石子粒径为5-15mm, 喷射砼料配比为水泥:黄砂:石子:速凝剂=1:2:2:0.03, 水灰比为0.57:1, 喷射砼强度为C20, 一次喷砼厚80m m, 二次支护喷砼厚70m m。

根据巷道来压变形情况, 合理确定二次支护与一次支护间隔的卸压时间;二次支护顶部施工在一次支护后5m～30m, 帮部施工滞后耙矸机施工。

4.2 锚索补强

补强锚索跟至耙矸机处。两帮于底板以上500mm位置各打一根锚索, 帮部锚索排距2400mm, 锚索规格为YMS17.8/4.5-1860;顶锚索间排距为2400mm×2400mm, 每排三根锚索, 锚索规格为YMS17.8/6.3-1860。锚索托盘采用TPF300×300/10型, 每排共五根锚索, 每根锚索配置三卷Z2950树脂锚固剂, 先装快速, 后装中速。树脂锚固剂用锚索送至孔底后边搅拌边推进, 搅拌20～30秒停转, 等待2分钟后再微落下钻机。树脂锚固剂凝固1小时后, 方可进行张拉预紧上托盘工作, 预紧力一般不小于100KN。

4.3 注浆加固

为了满足支护强度, 采取注浆加固, 注浆相关参数如下:

(1) 注浆泵型号:ZBSB-52～8/10-15煤矿用双液注浆泵。

(2) 注浆材料:

注浆材料采用p.o42.5普通硅酸盐水泥, 浆液水灰比为1∶0.7～1∶1。

(3) 注浆锚杆:采用端锚型注浆锚杆, 长度2600 mm, 4分钢管制成, 钢管底端砸扁并拧成麻花状 (长度250mm) ;钢管底端1.0m长度内错开钻孔, 孔径由大逐渐变小, 前端孔径Φ=8mm, 后端孔径Φ=4mm;锚杆底部采用一卷Z2950型树脂药卷锚固, 并采用空心速凝水泥卷封孔, 封孔深度为0.8m。

(4) 注浆锚杆株排距1700×1600mm, 中顶一根, 分别向两帮均匀布置, 每排7根, 底角注浆锚杆距底板距离为97mm并与巷道底板呈30°下扎角, 其余注浆锚杆垂直于巷道轮廓线, 外露50mm。

(5) 水泥浆搅拌时间以水泥浆均匀为准。

(6) 注浆量:以注浆压力控制, 注浆压力4Mpa, 注浆量以不发生大量跑浆为准。在Φ800mm的特制搅拌桶 (型号为JB-500) 中放入清水深度700mm后按设计比例加入水泥均匀搅拌后进行注浆, 注浆终压为4Mpa, 达不到4Mpa时, 继续按上述水灰比注浆直至达到4Mpa为止, 注浆期间要有专人记录材料消耗。

(7) 注浆滞后迎头50米, 注浆时逐排逐孔、自下而上进行, 两帮同时注浆, 每帮一次注两孔, 依次向上把围岩裂隙充填满, 不可漏注或少注, 如漏浆必须封堵时可暂停某孔注浆, 但下一班必须补注。

(8) 锚杆孔口封堵时, 用泡好的水泥药卷封堵孔口。

5效果分析

两次锚网喷支护使锚杆作用控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形, 围岩处于受压状态, 抑制围岩弯曲、拉伸与剪切破坏, 在锚固区内形成刚度较大的次生承载结构, 最大限度地保持锚固区围岩完整性, 减小锚固区围岩整体强度。注浆充填围岩裂隙, 提高了岩体强度, 避免应力集中, 使围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减小。附加利用锚索卸压, 使巷道周边的高应力向深部转移。 (如图:锚-锚支护注浆图)

6结束语

锚注联合支护篇2

1、编制目的

为保证本次基坑边坡支护工程的质量能满足国家有关技术规范和设计部门所提出的技术要求，同时满足院质量体系文件的要求，使施工过程的每一工序均能在受控状态下按进度和质量目标完成，特编制本工程施工组织设计。

2、适用范围

本施工组织设计适用于本次基坑边坡支护工程施工的全过程。包括前期准备、施工过程的各个工序、资料整理、成果报告、产品验证等各个环节。

3、编制依据

⑴《广场联合大厦边坡支护设计方案》

⑵《建筑地基基础设计规范》(GB50007-)

⑶《基坑土钉支护技术规程》(CECS96:97)

4、工程概况

该工程为基坑边坡临时性支护。支护基坑边坡上部为杂填土、角砾，下部为基岩，坡体高度m。

5、技术要求及施工工艺

5.1技术要求

保证本次基坑边坡支护工程支护范围内大楼基础施工时的稳定性及和平路、中山路道路的安全性、稳定性。

5.2施工设计方案

根据边坡形态、地层构成、工程特征和上述技术要求，对边坡上部角砾层按连续土钉墙支护，下部基岩部分设计以岩锚支护。详细施工方案及施工程序见设计方案。

5.3施工工艺

5.3.1施工工艺流程

土钉施工工序：人工修理边坡→搭设脚手架→定点放线→打土钉→挂钢筋网→喷射水泥砂浆→土钉压力注浆→拆除脚手架。

锚杆施工工序：人工修理边坡→搭设脚手架→锚杆成孔→钢筋放置→重力注浆→挂钢筋网→喷射水泥砂浆→拆除脚手架。

5.3.2施工现场部署

根据支护施工特点，施工现场部署分两部分，一部分为固定场地，用以堆放材料，做到分类分规格堆放。另一部分为作业场地，该场地随作业面的移动而移动，该场地用以堆放急需用材料、拌料用地、设备停放。

5.3.3人工修理边坡

对明显凹凸不平的坡面进行人工修坡，人工修理有困难的(基岩开挖困难)，采用风镐凿平。

为保证支护范围内边坡的稳定性，设计方案要求边坡坡度不应小于1：0.3。

5.3.4土钉施工

⑴打土钉

边坡按设计要求人工修理后，由技术人员测放土钉钉位。施工中采用土钉机打入3.5×Φ48钢管，孔位中心间距、孔深严格按照设计方案(施工中可根据实际地质情况调整锚杆排数和长度)。打入土钉端部焊接预制锥头，土钉打入部分范围内布设注浆孔，间距0.5m，交错布设。

⑵面层钢筋

面层钢筋分为钢筋网片和主筋，前者在里，后者在外。

钢筋网片：网片之间为搭接(搭接宽度不小于20cm)，网片与主筋之间为焊接。

主筋：采用2φ12钢筋，主筋与土钉焊接。

⑶喷射水泥砂浆

水泥砂浆的配合比设计为M10，可在工作中适当调整，砂子同水泥干拌，在喷射口与水拌合喷于坡面，喷射砂浆厚度应控制在8-12cm厚。

⑷土钉压力注浆

浆液采用纯水泥浆，水灰比应控制在1:1～1:2，注浆压力不大于1.0MPa。分数次注入直到注浆管内浆液满溢为止。

5.3.5锚杆施工

⑴锚杆成孔

采用机械成孔，孔径φ100。

⑵钢筋放置

孔中心放置φ18钢筋，钢筋周边焊接对中支架，使钢筋处于孔的中心位置。

⑶重力注浆

浆液采用纯水泥浆，水灰比控制在1:1左右，分多次采用重力式注入，下次注入为上次注入浆体收缩固结完成后进行，直到孔内被浆液固结体全部充填为止。

⑷面层钢筋

面层钢筋分为钢筋网片和主筋，前者在里，后者在外。

钢筋网片：网片之间为搭接，网片与主筋之间为焊接。

主筋：钢筋为2φ12，主筋与φ18钢筋焊接。

⑸喷射水泥砂浆

水泥砂浆的配合比设计灰砂比1:4，可在工作中适当调整，最高不超过1:2，砂子同水泥干拌，在喷射口与水拌合喷于坡面，喷射砂浆厚度应在8-12cm厚。

5.3.5挡土桩工程

⑴施工人员配备

施工管理人员2人，具体跟班负责测量定位，施工过程中的质量检查，完成工序的报验、参验以及质量记录整理。

施工操作人员60人，主要以人工成孔挖土人员、清运土方人员为主，其他工种穿插。

⑵施工准备工作

①主要施工机具

挖土：空压机、镐、小铲锹、钎、气泵、凿岩机、潜水泵、吊桶、麻绳、防水照明灯具、活动爬梯、安全帽、安全带、安全活动盖板等。

电焊机、切割机等。

钢筋笼制作：电焊机、切割机、成型机等。

混凝土浇筑：桩基采用C20商品砼。

②所需的各类材料准备。

③作业条件准备

a、进一步掌握地下土质、地下水情况以及挖掘的难易程度。

b、人工挖孔操作的安全至关重要，开挖前应对施工人员进行全面的安全技术交底;操作前对吊具进行安全可靠的检查和试验，确保施工安全。

c、施工管理人员应熟悉施工图纸及地下土质与水文地质资料，做到心中有数，办理好定位放线工序的检验手续。

⑶施工进度计划安排

①基坑东、西两侧共计59个挡土桩孔，均为1200*1000mm。基岩的掘进应投入空压机2台，凿岩机12台。

②人员投入：在上部可以用镐、锹，施工段每孔为两人一组，即井下一人，井上一人提升、弃土。

③单桩的总施工工期安排：第四系地层，每天掘进5米，木模护壁，继续掘进，基岩每天1m，计划成孔天。见下单桩网络计划。

挖土(每天1-3m)

定位5下钢筋浇砼

①②③④⑤

0木模护壁、桩身钢筋制作01

5.3.6桩基各工序施工方法与工艺措施要求

5.3.6.1成孔桩土、石方开挖

1、开挖与运输方法

⑴成孔桩的土石方开挖全部采用人工，用十字镐、钎凿、松积成堆，再用小煤铲装到桶内，用人工提升到井外;基岩层中采用凿岩机钻凿。

⑵从井内提升出的土石方，集中倒在基坑中指定的位置。

2、工艺措施要求

(1)为保证井口原土的坚实(不塌方)，桩位正确、井口固定，并报验合格后开挖。

(2)开挖第一节桩孔土方应从上到下逐层进行，先挖中间部分，然后扩及周边，以便有效控制开挖桩孔的截面尺寸。

(3)开挖下一节……桩孔内土石方，从下一节开始主要利用提升设备运土。

(4)当出现地下渗水量较大时(吊桶满足不了排水)，挖土采取半井交替进行，即把先向下的一半作为集水坑，选用端头吸水型水泵抽水，边降水边挖土。

(5)每成孔完成以后，必须对桩身尺寸、孔底标高、桩位中位、井壁垂直、孔底虚土厚度进行全面测定，做好施工记录，办理隐检手续。

3、成孔桩基钢筋笼施工

(1)竖向主筋的连接采用对焊形式，对焊接头按照一个截面不超过50%，所有接头应按照规范规定的抽检数量，送试验室做接头的试拉和弯曲力学试验。

(2)钢筋的绑扎、吊运与安装，保护层措施

(3)钢筋绑扎按规范要求实施。

(4)钢筋笼的就位安装吊运由塔吊或吊车进行，吊放时要对准孔位，直吊扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。

5.3.6.2桩基砼施工

1、配合比确定应按设计等级选用商品砼。项目部应提前做好砼配合比的试配工作。

2、混凝土浇筑

(1)砼运输方式采用砼泵车进行。

(2)为保证砼浇筑落差不大于2m，宜先用φ150帆布软管或砼泵管作导管向桩孔内灌注砼。

(3)浇筋砼时应连续进行，分层振捣密实，分层高度不宜大于1.50m。

(4)混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。桩顶上伸出的钢筋一定要满足设计要求。

(5)所有挡土桩施工完毕后，进行上部梁钢筋绑扎、支模、砼浇筑、养护。

3、混凝土养护

当砼浇筑至顶部浮浆剔除完成，4小时后正常浇水养护七天。

5.3.6.3桩基施工质量要求及其控制措施

1、保证项目

(1)砼的原材料和砼强度必须符合设计要求。

(2)桩顶标高及浮浆处理，必须符合设计要求和施工规范的规定。

2、基本项目

(1)桩身尺寸应严格控制，一般不应超过桩长的3‰，且最大不超过50mm。

(2)尺寸符合设计要求，桩底应落在持力层上，持力层体不应被破坏。

5.6.3.4成品保护

1、已挖好的桩孔应及时组织验收，及时安放钢筋笼，及时浇筑砼，以防坍方和地下水浸泡;不能及时施工下道工作时，应用木板或竹夹板盖好，防止石块、杂物等掉入井内。

2、保护好已成型的钢筋笼，不得扭曲、松动和变形，集中堆放时应上盖下垫。

3、桩身砼浇筑完毕，应复核桩位和桩顶标高，伸出主筋应扶正，伸出主筋上的砼浆应清刷干净;桩顶砼及时用草垫覆盖，并加湿养护，防止砼发生收缩、干裂。

4、施工过程中应妥善保护好建筑物的轴线桩、水准点，不得对已完桩头碾压，钢筋弯折。

5.6.3.5桩基检测及技术要求

桩身材料强度试验在桩基浇筑过程中每100m3取一组试样，进行标准养护，而后进行抗压强度试验。

6、施工进度计划

本工程工期从合同签订日起计算，总工期为天。

7、人员及设备生产组织

7.1项目人员组成

姓名

职务或职称

任务

公司经理

工程协调、乙方代表

总工、高工

技术总负责

项目经理

工程负责人

工程师

技术负责人、安全员

工程师

技术员、施工员

助工

技术员、资料员、质检员

材料员、设备维护

7.2设备安排

混凝土喷射机1-2台

土钉机2-4台

空压机2台

锚杆机2台

注浆机1台

经纬仪1台

电焊机2台

切割机1台

水准仪1套

风动凿岩机12台

氧气瓶1个

乙炔瓶1个

深井泵1台

污水泵3台

泵管100米

手推车10辆

铁锨、十字镐等若干套

水管若干米

配电配套设备若干。

8、生产组织管理

8.1生产组织管理体系

为满足工程施工和质量及安全控制的要求，保证项目的顺利进行，本项目的.生产组织管理体系如下：

甲方

施工决策指挥机构

成员：院长、总工

施工方案、组织协调执行机构

成员：公司经理

工程总负责人、技术总负责人、工程(技术)负责人

技术员

安全员

质检员

材料员

桩基负责人

工人

支护负责人

工人

监测负责人

监测人员

生产组织管理体系

8.2主要人员的职责和权限

⑴公司经理：对项目的组织、实施及其质量控制等进行全面的宏观管理，指导工程负责人进行项目全过程运作。

⑵总工程师：对项目的施工组织设计进行审批，对项目各关键工序及质量控制点的实施进行指导;审核和审定项目成果报告，对项目施工方案的实施进行检查、监督。

⑶工程(技术)总负责人、工程(技术)负责人。

①负责本工程的生产管理、现场施工人员管理、按施工组织设计要求进行本工程的实施。

②编制本工程的施工组织设计，对项目生产人员进行培训，使其明确本项目工程概况及施工组织设计。

③负责本工程各专业之间的组织协调。

④督促各工序负责人按国家有关技术规范、标准和施工组织设计要求进行操作，并进行符合性检查，对不合格项作出处理。

⑤采取各试验样，及时送交试验进行试验。

⑥负责协调和本工程相关的内部、外部关系。

⑦负责本工程的成果资料的分析整理，成果报告编写与提交。

⑷各专业负责人

①应保证本人所负责实施的工序按国家有关技术规范、标准及施工组织设计的要求进行。

②积极配合和协助工程负责人进行项目管理。

③负责整理本专业中间成果资料。

④对所负责专业的参与人员进行管理。

⑸技术员

①负责各工序按技术方案实施。

②协助技术负责人进行现场技术管理。

③协助各专业负责人整理中间成果资料。

⑹安全员

①负责项目安全措施的制定和监督实施。

②做好施工现场的安全生产记录。

⑺质检员

①负责项目各工序的质量监督和检验。

②负责进场材料及加工产品的检查检验。

⑻材料员

①负责进场材料堆放，保管及出入库记录。

②负责进场材料的检验。

9、检验和试验

9.1材料检验

9.1.1水泥

必须有出厂合格证，方可进场。并对其进行抽检。

9.1.2钢筋

必须有出厂合格证，方可进场。并对主筋进行钢筋力学性能及弯曲性能试验。

9.1.3钢管

必须有出厂合格证，方可进场。

9.2砂浆检验

面层砂浆取砂浆制作试块作抗压试验。

10、施工监测

在施工过程中应对基坑进行监测。监测内容主要为：基坑位移量测，地表开裂状态的观察，临近建筑物和重要管线等设施的变形观测和裂隙观察。监测点布置在坑口地表、基坑面层和建筑物等重要设施表面。监测点数根据基坑边长及现场情况布置2-3点。支护施工过程至建筑物回填土前保证持续监测。当基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之比超过3‰时，或坑顶部的侧向位移超过5cm时，应密切加强观测，分析其原因并及时对支护采取加固措施。

11、质量保证措施

11.1严格控制材料质量，进场材料必须有合格证。

11.2技术要求、参数严格按设计要求进行，不得自行变更，如现场情况与设计不符，应及时通知设计人员。

11.3技术人员必须做好施工记录。

11.4现场技术人员要坚守岗位，随时进行质量检查。

11.5施工结束后，甲乙双方技术部门进行现场验收。

12、安全施工措施

12.1施工操作人员进入施工现场应进行安全教育，在安排施工任务时做必要的安全交底。

12.2进场人员须佩戴安全帽，着装适宜，不拖踏。

12.3机械设备在使用时必须由专业人员进行接线、调试，其他人员不得私自操作，机械出现故障必须由专业人员进行检修，且不得带病作业。

12.4使用带电机械时，电线须摆放合理，必要时进行架设，防止电缆、电线等遇水漏电及碾压破损。

锚注联合支护篇3

【摘要】随着煤矿采深的加大，高地应力使巷道支护问题日益严重，稳定性也难以保证。研究高地应力软岩环境下巷道合理的支护方式显得尤为关键。本文就高应力软岩的基本概念及形成条件进行了讨论，在掌握高应力软岩巷道的变形特征和支护问题的基础上，提出了以内注浆锚杆为核心的锚注联合支护技术，以解决深部高应力极软岩巷道支护难题。

【关键词】深部高应力；软岩巷道；锚注支护

随着大规模的矿山开采深度的加大，深部高应力软岩巷道支护问题日益突出，如淮北、淮南、龙口、徐州、铁法、肥城、枣庄等地区的矿区[1]。深部高应力极软岩巷道一般具有：（1）巷道埋深大、受采动影响或构造应力大；（2）围岩松软破碎、流变性大；（3）来压时间快、初期变形量大、持续时间长；围岩遇水易于崩解、强度急剧降低等特点。而砌碹、金属支架等均属于被动支护，若仅依靠支护本身强度，很难承受高地应力的作用。但因锚固的岩体为一些破碎或松散岩体，围岩的可锚性较差，锚杆、锚索也很难满足深部高应力极软岩巷道的支护要求。为此，本文提出了以内注浆锚杆为核心的锚注支护体系，以解决深部高应力极软岩巷道支护难题。

早在20世纪80年代，前苏联就已经开始了锚注支护技术的研究工作，只是由于没有解决好注浆锚杆的密封性问题而没有得到大规模应用[1]。近几年来，也对软岩巷道、不良岩层巷道、软弱围岩巷道锚注支护问题进行了研究和工程实践，取得了丰硕的成果，较好地解决了这类巷道的支护问题。

1.高应力软岩的概念及其形成条件

1.1 高应力软岩的概念

长期以来岩石力学与工程界仍未就软岩的概念达成共识认为，在高地应力区经常遇到一类特殊岩体，当其处于地表浅部或低地应力条件下，岩体显示出较坚硬的特征；处于高地应力环境时，当围压较低时，岩体尚具有较高的强度和弹性模量，当围压较高时，岩体表现出“软岩”特征。显然，它有别于一般意义上的软岩，是一种特殊的、在高应力环境下的工程软岩体，称这类软岩为高应力软岩。[2]

1.2 高应力软岩的形成条件

通过前人的研究总结，高应力软岩形成的基本条件为：

（1）除少量岩石为较软弱岩石外，组成高应力软岩的大多数岩石均为较坚硬的岩石，单轴饱和抗压强度R≥25MPa。

（2）岩体破碎，强度和弹性模量相对较低，流变性强。因为高地应力环境使开挖前的岩体处于高围压环境，岩体结构面处于闭合状态，是稳定的，且有一定的强度和模量；开挖后围岩处于低围压环境，结构面不闭合，岩体强度和模量较低。

（3）埋深大、水平应力大于自重应力。从目前全国煤矿开采深度来看，由自重产生的应力不足以使岩体达到高应力状态，只有在埋深很大且水平构造应力存在并大于自重应力条件下，才能使岩体达到高应力状态。

2.高应力软岩巷道变形破坏特征

高应力软岩一旦形成，在这些软岩体中掘进的巷道和硐室显示出来的变形特征与硬岩巷道的截然不同，具体表现为：

（1）围岩变形量大。高应力软岩自身特征决定了该区域的巷道变形量大的特点，其中巷道的水平收敛量要比拱顶下沉量要大得多。一般为数厘米至数十厘米，表现形式有两帮内移、尖顶和底鼓。

（2）初期变形速率大。由于水平构造压应力大于垂直应力，巷道在掘进时卸载迅速，来压快，表现为巷道的初期变形速率大。

（3）巷道变形具有时效性。巷道围岩具有显著的流变性，表现为明显的时效性。当岩体流变所产生的围岩变形过大，使得巷道支护体无法适应而失效，围岩再次恶化并剧烈变形。

3.深部高应力软岩巷道支护问题

进入深部开采以后，许多原来认为是硬岩的矿井也都部分或全部进入软岩状态。常规的锚喷支护、U型钢支架等难以控制深部高应力围岩软化等引起的过量变形与破坏。其问题所在主要有以下几个方面：[3]

（1）围岩自承载圈厚度小。常规支护多采用端锚锚杆，其所形成的围岩自承载圈厚度较小，一般情况，锚固后围岩的自承载圈厚度约为0.16 m，远小于锚杆杆体长度，造成锚杆的浪费，同时难以抵抗较大的围岩压力。

（2）初期支护刚度过大。巷道开挖后由于围岩应力重新分布和发生变形而对支护体产生较大的压力，它与支护体的刚度有较大的关系，支护体的刚度越大，其抵抗围岩压力越大，如图1所示。如果支护刚度偏大，则不能适应巷道开控初期变形速度快，变形量大的特点，进而导致巷道围岩支护变形不协调而发生破坏。

（3）围岩表面约束能力差。由于高应力或构造应力的影响，使得支护体首先在较为薄弱的地方出现过量变形、岩石松动和破坏，进而形成破碎区，破碎区的发展导致围岩自承载圈破坏。对于深部高应力软岩巷道，采用普通的锚网喷支护时，由于喷层强度相对较低，对围岩约束能力差，不能有效地扼制围岩的局部破坏和破碎区向纵深发展，进而导致围岩破坏。

图1围岩与支架共同作用图

（4）仅1次锚网喷作为巷道的永久支护不符合深部高应力软岩巷道地压显现规律。深部巷道开挖后，表现为地压大，变形持续时间长等特点，1次支护往往难于奏效。

（5）开放式支护结构不适应深部高应力软岩巷道地压要求。对于深部高应力软岩巷道，围岩变形量一般较大，由于是开放式支护，底板未加处理致使发生很大的底鼓，在落底的同时，巷道两帮发生进一步的松动，两帮底角发生破坏，导致巷道的支护状况恶化，造成巷道失稳。

（6）锚网喷支护结构不合理。在锚网喷支护中，现场一般习惯于先安装锚杆挂网，后喷射混凝土，这样一来，金属网的位置处于混凝土的内层，不利于金属网的抗拉性能和混凝土抗压性能的发挥。

4.锚注联合支护机理[4]

（1）注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩体强度，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分，充分调动围岩的自承能力。

（2）采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙，隔绝空气，防止围岩风化，且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的强度，提高围岩的稳定性。

（3）注浆后使得喷层壁后围岩松动圈充填密实，保证荷载均匀地作用在喷层和支护围岩上，避免出现应力集中点而首先破坏。

（4）利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，配合锚喷支护，可以形成一个多层有效组合拱，即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱，从而扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。

（5）注浆加固后能使普通端锚杆实现全长锚固，从而提高了锚杆的锚固力和可靠性，保证了支护结构的稳定，且注浆锚杆的本身亦为全长锚固锚杆，它们共同将多层组合拱连成一体，共同承载，提高了支护结构的整体性。

（6）注浆后使得作用在拱顶上的压力能有效地传递到墙，通过对墙的加固，又能把荷载传到底板，同时由于组合拱厚度的加大，又能减少作用在底板上的荷载集中度，有利于减小底板岩石中的应力，减轻底鼓，从而提高支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。锚注支护施工易行，可通过浆液种类、浓度来控制粘结力，通过注浆压力来控制加固围岩的厚度，因此可以获得足够的承压拱厚度及强度来控制软岩的变形压力。

5.锚注支护技术

锚杆和注浆都是巷道支护的基本形式，利用锚杆兼做注浆管，将锚杆和注浆有机地结合起来，可以更有效地加固巷道围岩，尤其适合于软岩巷道。前苏联和西德很早就提出这种思路，并且开发了相应的技术，用于巷道底鼓治理等工程。但由于其采用橡胶材料及其配套装置封孔，技术复杂，成本高，只能用于少量特殊的工程，不能作为常规技术推广应用。而且由于软岩巷道围岩表面往往已完全破裂，形成了一定宽度的破裂圈，注浆无法在围岩表面进行，只能在围岩的一定深度进行，采用橡胶材料在锚杆孔口封孔进行注浆往往造成浆液首先沿孔口和巷道表面流失，无法在围岩内形成注浆加固圈，加固效果差。

研制开发的外锚内注式锚杆及其加固围岩新技术，利用锚杆兼做注浆管（图2），采用快硬空心水泥药卷进行密封和锚固，实现外锚内注，巧妙地解决了锚注支护的封孔难题。具有成本低、工艺简便、及实用性好等优点，是锚注支护的新发展。[4]

图2外锚内注式锚杆

5.1 注浆锚杆结构

见图2，注浆锚杆杆体用有缝钢管制作，锚杆内段为注浆段，钻有交叉出浆孔，锚杆尾部有螺纹可接注浆管；外段为锚固段，锚固段采用空心快硬水泥卷锚固，锚固段又是注浆密封段。锚杆总长和注浆段的长度根据巷道断面、岩性和注浆加固圈大小来确定。

5.2注浆材料及注浆泵

注浆材料为单液水泥浆，选用高标号普通硅酸盐水泥，并掺入适量速凝剂。注浆设备选单液注浆泵，注浆压力为4～6MPa，可多孔同时作业。

5.3 锚注工艺

5.3.1 内注浆锚杆施工工艺

内注浆锚杆施工工艺主要包括以下几点：

（1）钻孔：采用风钻钻孔（在煤层中采用煤电钻钻孔）。

（2）安装锚杆：将内注浆锚杆送至孔底。

（3）封孔止浆：采用软木止浆塞封孔，对于破碎围岩、钻孔孔口不规整的封孔，为防孔口漏浆，可在软木止浆塞外围缠绕2～3层黄麻，也可用再生橡胶塞或快硬水泥药卷等止浆。

（4）注浆：将注浆管路与内注式锚杆连接好，进行注浆作业，每孔注浆时间为3～5min，可多孔同时注浆。

（5）安设锚杆托盘：拆下孔口阀，安设托盘，上紧螺母。

5.3.2 注浆施工工艺

注浆施工工艺流程主要包括以下3个方面：

（1）运料与拌浆：即将水泥与水按规定水灰比拌制水泥浆，注浆实施前加入定量水玻璃，保证在注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，并根据需要调整浆液参数。

（2）注浆泵的控制：根据巷道注浆变化情况，即时开、停注浆泵，并时刻注意观察注浆泵的注浆压力，以免发生堵塞崩管现象。

（3）孔口管路连接：应注意前方注浆情况，及时发现漏浆、堵管等事故。掌握好注浆量及注浆压力并及时拆除和清洗注浆阀门。

6.结语

在高应力软岩环境下，巷道的支护已成为制约矿山企业向深部煤层发展的瓶颈。经理论与大量工程实践结果表明：锚注联合支护是一种非常有效的、适合高应力软岩下的巷道支护技术，在实际工程中得到了广泛的应用。

【参考文献】

[1]王连国，李明远，王学知.深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究.岩石力学与工程学报[J].2005，24（16）：2889-2893.

[2]尹光志，王登科，张东明.高应力软岩下矿井巷道支护.重庆大学学报[J] .2007，30（10）：87-90.

[3]景海河，孙庆国，李希勇等.深部高应力软岩巷道支护问题及对策.煤炭技术[J].2001，20（3）：34-35.

[4]杨新安，陆士良，葛家良.软岩巷道锚注支护技术及其工程实践.岩石力学与工程学报[J].1997，16（2）：171-176.

[5]张百红，韩立军，王延宁.深井软岩巷道锚注支护结构承载特性.采矿与安全工程学报[J].2007，24（2）：160-164.

锚注联合支护篇4

一、工程概况

青东矿104回风人巷位于东翼回风人巷西侧, 方位为2, 470, 标高-563~570rn, 该巷适南侧84rn为西四轨适人巷。巷适卞要布置在8煤和10煤之间, 其煤岩层总体为一向南倾斜的单斜构造, 岩层倾角为12°~19°, 平均为15°。巷道围岩岩性以泥岩和粉砂岩为主, 巷道顶板为粉砂岩和泥岩, 巷道底板为细粒砂岩, 围岩条件较差, 变形严重。

二、软岩巷道围岩失稳破坏原因分析

青东矿104回风大巷在开挖初期采用注浆锚杆和钢筋网临时支护, 在开挖后期, 出现了顶板和侧帮变形量大、底板明显底鼓的问题。分析其原因主要有以下几点。

(一) 巷道埋深大。

埋深越大, 巷道围岩应力越大, 当巷道埋深超过矿井的临界深度软岩变得更加松软破碎, 原来表现为硬岩变形特性的某些岩石, 在高应力作用下则呈现出软岩的特性。青东矿104回风大巷埋深536m以下, 巷道变形破坏严重, 这些巷道都处于矿井临界深度 (430m) 以下水平, 巷道周边应力集中明显, 而且远远大于围岩的自身强度。

(二) 地质构造复杂。

青东矿东以大刘家断层与海孜煤矿相邻, 西至F9断层, 北有宿北断裂, 南有孟集断层, 处在近东西向与近南北向断层形成的夹块内。其中, 104回风大巷主要布置在8煤和10煤之间, 受F11断层影响, 该段巷道需穿断层破碎带、7煤及8煤施工, 应力集中现象明显。又由于巷道位于断裂带, 节理裂隙发育严重, 致使巷道围岩的稳定性较差, 变形失稳严重。

(三) 地下水影响。

104回风大巷含有较大成分的膨胀性蒙脱石以及泥质杂质, 且穿断层破碎带, 岩层节理发育严重, 裂隙水通过裂隙侵入巷道, 造成开挖后巷道岩体遇水膨胀软化, 致使巷道失稳破坏。

三、软岩巷道围岩失稳控制技术

(一) 支护设计。

软岩巷道在开挖初期应以护让为主, 允许围岩充分变形。关于让压可以分两个步骤, 一是简单释放, 仅喷薄层混凝土保证安全, 二是当围岩变形速度变慢时, 利用锚喷支护的柔性变形使围岩在有效约束下让压, 通过滞后注浆加固围岩并强化锚喷支护, 在强支护状态下进一步让压。在采用高强度型钢支护后, 为了保证巷道围岩的长期稳定, 打入注浆锚杆, 使浆液充满破碎裂隙, 使恶化的围岩条件得以加固, 同时注浆也加固了原锚喷支护, 有利于实现巷道的长期稳定。

结合青东矿104回风大巷围岩赋存条件, 经过专家技术论证, 认为采用棚锚注联合支护技术可以较好地提高围岩的力学参数, 发挥围岩的自承能力, 减少岩体位移量, 抑制塑性区发展, 取得良好的加固效果。支护设计参数如下:根据104回风大巷松动破碎范围在2.0m, 锚杆有效长度选为2.0m, 加上外露长度, 锚杆最终长度定为2.2m, 直径Φ=20mm, 全长锚固, 材料为左旋螺纹钢。锚杆选用GM22/3000-490高强锚杆, 锚杆间排距600mm×800mm、700mm×700mm两种形式。锚索的直径Φ=17.8mm, 长度为6, 300mm, 间排距为1600mm×3000mm。

(二) 施工工艺。

棚锚注联合支护方案工艺流程为:初喷———架全封闭U型棚———全断面喷浆 (要求壁后喷实) ———锚杆 (索) 支护———深孔充填注浆。

1. 初喷。

爆破后预先处理活矸石, 再初喷混凝土封闭围岩, 以防围岩风化潮解, 喷层厚度取20~30mm;混凝土配比为水泥∶砂∶石子=1∶2.1∶2.1。

2. 架全封闭U型棚。

104回风大巷U型棚设计如图1所示, 选用20Mn K的U29U型棚, 巷道净高为3, 860mm, 净宽为4, 625mm。U型棚节与节之间搭接长度为500mm, 搭接位置处均采用两副限位卡缆和一副普通卡缆固定, 卡缆扭距不小于300N·m。棚距600mm, 采用Φ6mm冷轧带肋钢筋电弧焊接自连式金属网全断面腰帮过顶, 规格为2.5m×0.9m, 网格100mm×100mm。

3. 全断面喷浆封闭。

架设好U型棚后及时进行实喷, 将U型棚完整封闭, 防止注浆时漏浆;喷射混凝土作业滞后迎头10~20m, 宜在50m范围内完成, 喷射混凝土后要及时洒水养护。

4. 锚杆支护。

选用GM22/3000-490高强锚杆, 锚杆间排距800mm×600mm, 各孔均采用两节Z2550中速树脂药卷加长锚固, 顶部锚杆要垂直于岩面, 底角锚杆带15°下扎角度施工, 最下排贴底板布置, 具体布置如图1所示, 锚杆锚固力不小于80k N, 锚杆托盘规格取200mm×200mm, 厚度为10mm。锚杆安装结束后及时进行复喷, 喷层厚度100mm, 防止锚杆暴露于空气中锈蚀, 喷射混凝土后要及时进行洒水养护。锚索布置为3棵, 间排距1600mm×3000mm, 具体布置方式为中顶1棵, 两侧肩窝各1棵。

5. 深孔强化注浆。

采用风锤钻孔, 各个断面按6孔均匀布置, 排距取1, 800mm, 间距取2, 000mm, 钻头直径为42mm, 孔深为2.6m。注浆锚杆长2.4m, 采用4分钢管制成, 钢管底端须砸成扁状;前端孔径为8mm, 后端孔径为4mm;采用空心速凝水泥卷封孔, 注浆锚杆封孔深度为0.5m, 注浆压力宜控制在2~3MPa之间。

四、变形监测及效果分析

为了观测棚锚注方案的支护效果, 研究支护参数的合理性, 在巷道合理位置布置了测点, 对巷道围岩收敛和衬砌混凝土应力进行了测试。通过对104回风大巷的连续跟踪监测掌握了巷道的变形和受力情况。

(一) 围岩收敛监测。

监测位置选在巷道的拱顶及两帮, 由此得到巷道两帮距离收敛值以及顶底之间的距离变化值, 并根据监测数据结果绘制的巷道围岩收敛曲线如图2~3所示。从图2~3可以看出:一开始巷道的收敛变形较大, 都在20mm左右, 这是由于支护初期, 围岩应力重新分布, 来压剧烈;在一个月后, 变化量已经趋于10mm以下, 应力分布基本均匀;50d以后巷道的收敛量都在5mm左右, 围岩的变形已经趋于稳定。从整体上来看, 断面一、断面二、断面三60d的总体变化量为:顶底板高度分别为82mm、76mm、81mm, 两帮宽度一分别为75mm、42mm、78mm, 两帮宽度二分别为74mm、85mm、66mm, 均小于100mm, 断面收敛量都不是很大, 说明棚锚注支护方案已对巷道的稳定性起到了有效控制, 围岩出现整体协调变形。因此可以推断棚锚注支护结构对控制该矿软弱破碎巷道围岩变形是非常有效的。

(二) 衬砌混凝土应力监测。

为了对青东矿104回风大巷围岩表面应力变化状况有全面了解, 在巷道围岩表面顶底帮部位预埋了混凝土应力计, 衬砌混凝土应力计布置测点如下:顶部1个, 两肩各1个, 两帮各1个, 共5个。对巷道围岩混凝土衬砌进行的应力测试数据结果绘制出应力变化曲线如图4所示。

由图4表明, 混凝土的应力随时间的推移, 应力越来越小, 处于均匀平稳状态, 说明围岩变形后, 组合支护起到良好的效果, 混凝土自身结构受力荷载减小。喷层混凝土与棚锚注结构共同作用, 协调控制了围岩变形。

五、结语

青东矿104回风大巷开挖过程中应力释放很大, 围岩变形严重, 巷道不稳定性较强, 较大的应力集中和塑性区将导致围岩破坏。经过综合分析, 采用棚锚注联合支护技术进行加固。通过对巷道围岩在收敛、衬砌的混凝土应力方面的后期监测, 得出棚锚注联合支护结构对控制软弱破碎巷道围岩变形是非常有效的。

参考文献

[1] .李大伟, 侯朝炯.低强度软岩巷道大变形围岩稳定控制试验研究[J].煤炭科学技术, 2006, 34 (3) :36~39

[2] .何满潮, 吕晓检, 景海河.深部工程围岩特性及其非线性动力学设计理念[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21 (8) :1215~1224

[3] .董艳军.软岩巷道联合支护结构研究及工程应用[J].煤炭工程, 2011, 8:78~80

[4] .李睿, 乔卫国, 杨麟, 等.软岩巷道变形破坏机理分析与支护对策研究[J].煤炭工程, 2012, 2:69~71

[5] .勾攀峰, 汪成兵, 韦四江.基于突变理论的深井巷道临界深度[J].岩石力学与工程学报, 2004, 19 (4) :4137~4144

[6] .邹喜正.关于煤矿巷道矿压显现的极限深度[J].矿山压力与顶板管理, 1993, (2) ;9~14

[7] .侯朝炯, 勾攀峰.巷道锚杆支护围岩强度强化机理研究[J].岩石力学与工程学报, 2000, 19 (3) :342~345

锚注锚索槽钢耦合加固支护技术篇5

肥城煤田已采至深部, 井下巷道巷道已严重损坏, 破坏表现为顶帮开裂脱落、底鼓、两帮收敛, 影响到人员的安全, 因巷道底鼓变形也影响到正常运输安全使用, 给矿井安全生产带来严重影响。

1 巷道变形破坏原因分析

巷道变形破坏是多种因素综合作用的结果, 主要原因如下:

1) 由于-250m水平车场处在三灰之上的粉砂岩层位中, 粉砂岩厚10.62m, 呈深灰色, 质细、性脆易碎, 节理裂隙发育, 亲水性强, 遇水易软化膨胀, 岩体自承能力差, 自身强度低, 硬度系数f<3, 属不稳定的松软岩层, 支护难度大。

2) 峒室布置密度大, 泵房、变电所周围管子道、吸水井、配水井、配水巷等工程的施工, 导致巷道围岩应力的再次或多次分布, 巷道原有静压状态下稳定平衡被打破, 围岩发生显著变形位移和压力增大, 需要经历过应力重新分布达到新的平衡后, 巷道围岩才能重新稳定下来。

3) -250m水平车场处于矿101断层处, 受矿101断层的影响, -250m水平车场存有五条浮生断层, 造成顶板较破碎, 支护困难。

2 锚注、锚索、槽钢耦合支护技术的确定

现代支护理论强调, 围岩不仅是支护体的载荷, 更是具有自稳能力的承载体, 围岩的自稳能力远大于支护的作用, 因此近年来大力推广锚杆支护技术, 但在松软破碎围岩中围岩本身的可锚性差, 高强树脂锚杆的锚固性能难以发挥。针对-250m水平车场出现严重变形的情况, 根据工程地点的地质条件, 结合有关失修巷道支护方面的技术资料, 决定采用锚注、锚索、槽钢耦合支护对围岩进行加固, 以提高围岩的岩体强度和稳定性, 控制巷道的进一步变形。

3 方案实施

3.1 耦合支护原理

(1) 锚注、锚索、槽钢耦合支护是针对巷道围岩由于塑性大变形而产生的变形不协调部位, 以及围岩结构面产生的不连续变形, 通过锚注—围岩、锚索—围岩以及槽钢—围岩支护的耦合而使其变形协调, 从而限制围岩产生有害的变形损伤, 实现支护一体化、载荷均匀化, 达到巷道稳定的目的。

(2) 锚注、锚索、槽钢耦合支护材料主要包括槽钢、注浆锚杆、锚索, 它们在整个体系中所起的作用是不同的。

(3) 在锚注、锚索、槽钢耦合支护中, 注浆锚杆是一种特制的中空锚杆, 利用这种锚杆的外段进行锚固和封孔, 而利用其内段进行射浆, 从而达到锚注合一的效果。通过对产生变形的围岩进行预注浆填充加固, 提高围岩的物理力学参数, 使之增强可锚性, 提高注浆锚杆的锚固力, 然后在注浆管上安装特制托盘, 使注浆管起到全长锚固锚杆作用。

(4) 槽钢的主要作用是弥补注浆锚杆支护能力不足的缺陷, 将巷道围岩控制在其应许变形范围内, 避免因过度变形而破坏围岩本身的承载程度, 从而提高支护的整体性, 达到巷道的正确维护要求。

(5) 锚索作为一种新型的加强支护方式, 由于锚固深度大, 可将浅部不稳定煤层锚固在深部稳定煤层中, 同时可施加预紧力, 主动支护围岩, 能够充分调动巷道深部围岩的强度。

3.2 加固支护设计

注浆泵选用2TGZ-60/210型双液调速注浆泵。注浆材料:425#普硅水泥;水玻璃:浓度30~45°Bé, 模数:2.4~3.1;注浆锚杆用无缝钢管制作, 总长1800mm, 注浆段500mm, 其上钻有若干个交叉的射浆孔, 锚固段1100mm, 尾部螺段100mm, 注浆锚杆外径21.25mm, 内径￠15mm。注浆范围确定在围岩周边1.8~2.5m深度以内, 沿巷道2.4m划一注浆段, 每段布置8个注浆孔, 拱部4个, 两帮各两个, 底孔距底板300mm, 下扎角度30~45°;注浆液以单液水泥浆为主, 水灰比0.8:1~0.6:1, 局部加水玻璃, 注浆压力控制在2~3Mpa, 注浆量和注浆时间视围岩是否吸浆或注浆孔周围是否出现跑浆等灵活确定。锚索选用原材料为￠5mm*7高强度、低松弛粘结式钢绞线, 直径为15.24mm, 长度6米, 采用4根Z2335树脂药卷固定。锚索间排距为1600×800mm。槽钢排距800mm, 每根槽钢必须埋入底板下200mm。加固结束后, 再喷100mm厚的砂浆, 以达到及时封闭围岩的目的。

3.3 施工工艺

刷大巷道断面至设计要求→打注浆锚杆孔→安装注浆锚杆→注浆→按槽钢眼距定好眼位打眼→安装锚索→挂网→安装槽钢→喷砼100mm→矿压观测

3.4 施工安全技术措施

(1) 注浆锚杆要求垂直于岩面, 底角注浆锚杆孔下扎30~45°。

(2) 注浆前先用清水冲洗管路并压力导通围岩裂隙, 并注意观察周边漏液情况。

(3) 浆液配比、水灰比和注浆终压应满足设计要求。起始时水灰比适当减小, 20分钟后注浆压力不上升, 提高浆液浓度。

(4) 注浆应当连续, 因故停止注浆或注浆结束时, 必须注入清水, 清水注入量不小于注浆孔的容量, 然后取下注浆管吸入清水冲洗注浆机及管路。

(5) 注浆时, 一边注浆一边搅拌, 防止浆液沉淀。

(6) 注浆暂停或停止前应先关闭高压阀, 后停机, 再拆卸管路, 开始注浆时应先开机后开高压阀。

(7) 每班应有专人对注浆各项参数进行记录, 包括各孔注浆量、终止压力、浆液水灰比、吸浆速度、吸浆进度, 并与下班记录人员交接清楚, 以免出现漏注、注入量不足或重复注浆, 并及时汇报, 以便提出更合理的注浆方案。

(8) 注浆过程中, 若发现巷道表面有跑浆现象, 可提高浆液浓度, 必要时可先注漏浆区域, 待漏浆区域浆液凝固后再注一孔。

(9) 锚索孔深误差控制在±30mm。

(10) 每孔用4支树脂药卷, 必须充分搅拌, 锚索搅拌树脂药卷过程中, 不能停顿, 搅拌时间不得少于25S。

3.5 矿压观测

为了检查锚注、锚索、槽钢耦合支护的支护效果, 在-250水平车场进行了设点观测, 从60天观察结果看, 上帮收敛量为65mm, 下帮收敛量63mm, 顶板下沉量为22mm, 巷道加固30天后, 顶底板和两帮的围岩变形都趋于稳定, 此后巷道收敛速度率明显减小, 确保了-250水平生产的安全正常运行。

4 结语

实践证明, 根据“围岩+支护”共同作用原理及岩石强度理论, 采用锚注、锚索、槽钢耦合支护技术加固围岩, 解决了巷道重复修复的支护问题, 巷道支护是稳定的。S

摘要：针对矿井支护困难的问题, 选择锚注、锚索、槽钢耦合支护技术进行加固支护, 达到理想的支护效果。

简述锚注支护在矿井的应用篇6

本掘进面为石门掘进巷道, 位于我矿井田西部, 划分为西七采区。本区B7b、B9b煤层分别采至-426.7m、-425.9m标高;C13煤层-530水平以上均已全部回采完毕, 回采至-524.1m标高;B11b煤层-400水平以上全部回采完毕, -530水平除西五采区3号石门以西第一阶段 (-379.0m~-422.886m标高) 作为地质损失未回采, 其余已回采完毕, 回采至-512.6m标高;本面位于西五采区B11b、C13煤层双重采动影响范围内, 且本面掘进将先后穿过B11b、C13煤层采空区。

1 支护方式的选择

根据本面掘进所处地质条件, 巷道掘进过程中将先后穿过B11b、C13煤层采空区, 且受西五采区B11b、C13煤层双重采动影响。由于先期煤层开采破坏了岩体的原始应力场, 使得采场围岩和采空区的应力发生变化并重新分布, 从而引起围岩尤其是采空区上覆岩层发生变形、开裂及破坏。若单单采用原有的U型棚支护工艺, 将存在以下安全隐患, 不利于安全生产。一是, 顶板煤 (岩) 松散破碎, 难以进行支护管理, 多发生抽冒, 不利于安全掘进;二是, 采空区内存在裂隙, 易造成采空区内自燃发火, 增加通风防火隐患;三是, 巷道受采动影响, 后期掘进时巷道受压影响, 若单单采用U型棚支护, 容易出现损坏变形, 增加巷道后期维修量。为了杜绝此类安全隐患的发生同时减少后期巷道维修量、节约材料成本、提高经济效益, 确保安全, 故采用在掘进过采空区之前, 向采空区打设钻孔, 通过注浆泵向钻孔注入水泥砂浆, 通过水泥砂浆的凝结作用使得松散、变形的围岩胶结成一整体, 改变了围岩的松散状态, 提高了岩体的内摩擦角和内聚力, 从而提高了岩体的强度和围岩的整体稳定性, 使得破碎的顶板连接成整体, 为后期掘进创造了有利条件。

2 施工工艺介绍

2.1 施工前期准备工作

(1) 掘进至距采空区法距10m前, 由矿地测科设计地质前探钻孔, 由矿钻机队实施前探工作, 以探明采空区的位置及采空区内瓦斯、出水情况。

(2) 前探工作结束后, 由地测科下达联系书, 联系书中需涉及:采空区位置 (以现场测量点控制) 、采空区内瓦斯、水量情况。

(3) 施工单位根据联系书, 正常向前掘进, 在掘进至距采空区5m前, 向采空区均匀打设注浆孔下注浆管, 实施注浆工艺。

(4) 待围岩稳定后, 再进行掘进架U型棚过采空区。

2.2 施工工艺介绍

(1) 工艺流程:喷浆加固岩面→打设注浆孔→下注浆管孔、固定管孔→注浆→架U型棚过采空区

(2) 注浆施工设备及材料见表1。

(3) 施工要求:

(1) 注浆孔布置:注浆孔应布置在迎头巷道周边轮廓线上, 布置5个孔, 分别为:正顶一个, 巷道两帮各一个, 巷底一边一个。注浆孔孔深不少于2.5m, 与巷道底板夹角为20°; (2) 孔口管要埋入牢固, 注浆时, 施工人员不得正对孔口管, 防止拔管伤人; (3) 注浆时, 要安排人员对注浆系统检查, 发现跑浆和异常情况时, 及时停止进行处理; (4) 注浆压力:所有注浆孔注浆压力正常为0.3MPa, 最大不得超过0.5 MPa, 注浆量以压力达0.5MPa或注不进去为止; (5) 注浆造成孔口或周围附近大量漏浆时, 必须采用间歇式注浆, 间歇时间为10~30分钟, 间歇期间对漏浆处喷浆堵漏, 并应注双液浆; (6) 每次注浆前要检查管路连接及设备的完好情况, 确保在完好、安全可靠的状态下施工, 且输浆管与注浆管、注浆泵接茬处必须各按一个闸阀控制, 每次注浆完毕撤除输浆管时必须待注浆泵停止运转后再将两闸阀关闭后方准撤除输浆管, 必须待24小时后方准撤除孔口闸阀防止孔内浆液喷人; (7) 每次注浆结束后, 必须用清水冲洗注浆泵及管路, 保证设备管路清洁。

(4) 注意事项:

(1) 打设注浆孔时, 必须对巷道周边进行封闭式喷砼管理 (为防止岩面有裂隙, 后期注浆时出现漏浆现象) , 喷砼强度等级C20, 喷砼厚度一般控制在50mm左右; (2) 对局部掉顶较高段, 注浆管要适当加长; (3) 打设注浆孔时严格执行敲帮问顶制度, 浮矸危石清理干净, 锚注孔方向要与巷道轮廓垂直 (底孔除外) ; (4) 各管路连接要采用专用连接销, 不可用铁丝固定; (5) 打眼时, 操作人员要躲开眼口方向, 站在安全侧面, 扶机人员要躲开眼口方向; (6) 为防止断钎伤人, 推进风锤不要用力过猛, 更不能横向加压; (7) 打设的注浆管要用铁丝固定在U型棚上; (8) 掘进架U型棚过采空区期间为避免围岩凝结效果出现异常, 必须采用掘一棚架一棚, 人工进行掘进, 严禁机械进行架棚; (9) 架棚过程中要备有一定的防抽冒材料, 以防顶板出现异常。

3 效果分析

3.1

通过向采空区注入水泥砂浆, 使得松散、变形的围岩胶结成一整体, 改变了围岩的松散状态, 极大提高了巷道围岩的岩体强度, 对于巷道正常掘进起到了安全保障。

3.2 通过向采空区内注入水泥砂浆, 减少了围岩裂隙的产生, 同时隔

绝了采空区与外界的空气流通, 进而抑制了采空区自然发火隐患, 为矿井防火安全工作奠定了基础。

3.3 若采用单一的U型棚支护, 巷道受压变形速度, 增加了巷道维修量, 进而材料投入量大, 增加了成本。

通过向采空区注入水泥砂浆, 使得松散、变形的围岩胶结成一整体, 改变了围岩的松散状态, 极大提高了巷道围岩的岩体强度, 进一步增强巷道承压能力, 减少了巷道损坏程度。减少了巷道后期维修量, 节约了成本, 提高了经济效益。

3.4 减少了人员作业的风险。

煤矿掘进最主要的是顶板管理。通过注入水泥砂浆进一步固结了顶板, 加强了顶板的强度, 为人工作业带来安全。

摘要：针对巷道掘进过采空区期间, 采空区煤 (岩) 体松软, 若采用单一的U型棚支护, 一是不能确保安全支护, 二是增加后期巷道维修以及给防火带来隐患。现采用向采空区打设钻孔、注水泥砂浆、加固围岩进而进行U型棚支护, 既保证了巷道的安全掘进, 满足防火要求的同时, 又减少了后期巷道维修量, 进而降低了生产成本, 提高了经济效益。

巷道软岩深部锚注支护研究篇7

1.1 煤矿巷道软岩深部破坏变形特征

基于对煤矿巷道与砼室的有效监测不难发现, 在一次巷道支护中变形形式主要包含拱顶出现下沉、两帮及底鼓内挤破坏等。其深部软岩巷道产生破坏与变形的主体特征在于在开挖煤矿巷道之后岩围呈现出持续时间较长、变形较大, 在修复阶段由于围岩一直处于不断变形阶段, 因而未能对其进行有效控制或释放其大量产生的压力, 因而令完成修复的支护结构始终无法确保煤矿巷道的综合稳定性。一些巷道围岩地段由于受到水源影响, 令其呈现出较为明显的岩体泥化现象, 并进一步导致了较为严重的局部巷道破坏变形现象, 尤其在底鼓呈现的较为明显, 对煤矿巷道主体支护结构稳定性形成了不良影响。当巷道围岩发生破坏变形后, 其呈现出软弱、破碎、松散等特征及显著的泥化、软化现象, 令其围岩既有的力学特征会不良下降, 加之部分锚杆出现失效现象, 会进一步加剧后期巷道破坏变形。

1.2 煤矿巷道软岩深部破坏变形成因

煤矿巷道软岩深部产生破坏变形的首要因素在于深部层具有较大的地应力, 且巷道围岩具有较低强度, 再加上周围环境因素的综合作用会令岩石发生软化现象并导致破坏, 其所具备的实际抗压能力与强度会更低, 即使是在静压状态下, 其稳定系数也容易超出极限值, 由此可见煤矿巷道软岩深部较易处在不稳定临界状态, 为有效改善这一现状我们可采用强化支护合理措施确保深部软岩煤矿巷道处于基本稳定状态。当开挖巷道施工阶段, 由于围岩经受水泥化与风化侵袭, 其强度会继续不断下降, 而围岩稳定系数则会持续提升, 令巷道陷入极不稳定状况之中, 因此在该类边缘状态其必然会受到破坏影响并发生变形。另外在煤矿巷道参数设置及结构支护层面来讲也存在一定的不合理性。由此可见破坏巷道支架、导致其失稳的成因还在于围岩强度低于围岩应力, 从而产生了大松动圈工程。再者, 煤矿巷道软岩深部由于吸水膨胀会形成以泥岩为主的岩类状况, 进而令其岩体工程呈现出低强度特征, 易于产生变形膨胀, 该因素也是令煤矿巷道产生破坏变形的成因之一。

2 煤矿巷道软岩深部支护策略与技术方案

依据煤矿巷道软岩深部引发破坏变形的成因我们应科学制定支护策略, 可预留巷道围岩一定变形收敛范围释放高应力, 并采用锚索、锚杆及锚注进行围岩加固, 进而有效提升煤矿巷道工程整体承载效能。同时我们还可采用锚杆加厚托盘, 提升锚杆预紧力并加长锚固, 可采用创新工艺组合喷锚梁网确保巷道处于整体稳定状态, 应用强度较高锚索预应力支护, 强化巷道围岩深部总体承载能力, 应用底角注浆与锚杆有效控制底鼓现象。在综合考量足够巷道变形余量、采用一次高强预应力全断面锚索支护及锚网梁支护基础上, 我们可选择适宜时间展开注浆二次加固。控制锚固长度大于1500mm, 布设两排树脂高强锚杆, 同时于每排布设八根预应力锚索。为提升底板强度, 我们可位于底角增设必要的注浆锚杆, 应用四分焊接管进行制作, 并令其同巷道底板呈现约50°倾角, 选择锚杆孔径在45mm, 同时确保其锚杆孔口同巷道底板距离低于150mm, 锚杆排距可控制在1500mm, 并采用快硬中控水泥药卷以及水泥浆进行孔洞封堵处理, 控制封孔长度高于1m, 采用的注浆浆液应为水玻璃, 控制其水灰比为0.8~1.0, 并控制其注浆压力约为1.0MPa, 一旦巷道两帮或底板产生了严重的渗漏现象我们则可停止进行注浆。在确定支护时间环节对围岩多为含水或破碎的地段我们需要滞后锚索支护及锚喷网一定时间, 可等待15d~20d, 同时我们应对巷道两帮及拱顶、底角采取必要的全断面加固注浆方式, 进而起到巩固围岩、抑制水源产生对锚固范畴中岩石的不良侵害作用。首先我们可对两帮、巷道顶部以及底角实施二次锚注加固处理, 经过矿压实施对煤矿巷道掘进约50d后围岩变形相对稳定的观测。我们可采用直径约22mm的无缝钢管进行注浆锚杆制作, 控制其壁厚月4mm而长度则可为2000mm。在布置锚索插孔及锚杆环节我们可采用直径为42mm的钎头进行打孔, 并控制孔深在1900mm以内。实施完成后我们可位于注浆管之上装设上托盘, 进而令注浆管发挥全长锚固综合作用。

3 煤矿巷道软岩深部支护科学施工工艺

3.1 煤矿巷道初次锚网支护与掘进施工

在初次锚网支护及掘进施工环节中我们应严格遵循光面爆破相关要求进行施工, 尽可能降低对巷道拱顶岩层的不良破坏作用, 确保巷道岩体的综合完整性, 做到及时支护, 有效缩短巷道炮后直至永久支护时间。在安装锚杆阶段我们应按照由里至外, 依据快速、中速及慢速科学顺序进行药卷装入, 控制两端锚杆扭矩在200N·m之上, 进而有效提升锚杆预紧力。在施工进程中应确保锚杆符合既定质量标准, 即岩巷中高于80k N, 安装锚杆扭矩后则应上升至150N·m~200N·m, 实施复喷前我们应进行必要的二次紧固, 完成后则可上升至250N·m~300N·m。在铺设钢筋网阶段中我们应遵循对称布置原则, 确保两端钢筋网紧贴岩面, 而后再行沿着巷道进行钢筋梯横向安装, 同时采用螺母与锚杆托盘压住钢筋梯与钢筋网, 同时施加一定水平的预应力。对于掘进进尺间接茬钢筋网部位我们应采用十号铁丝进行连接, 确保钢筋网顶部构成统一整体, 在局部拱顶破碎段, 我们可沿着纵向巷道部分增设钢筋梯, 进而有效提升拱顶整体支护性。

3.2 预应力锚索及底角注浆加固

在预应力锚索加固施工中我们应严格对锚索孔角度、排距及深度进行科学控制, 尤其应确保锚索孔深低于设计深度50mm之上, 并令其基本在两排锚杆间与拱顶巷道中。当锚索锚固完成后我们可等待约3 0min时间, 以令锚固强度符合标准, 而后再进行张拉锚索与固定处理, 张拉应控制在设计预应力标准值水平。在检测强锚索相关预应力数量阶段, 在预应力降低或提升20%~30%阶段中我们可对锚索实施二次张拉, 进而降低或提升锚索相应预应力值。当完成一次全断面支护之后, 我们应对底角展开锚注加固, 在底角位置控制其注浆锚杆排距为1500mm、长度在2000mm, 具体的施工工艺应为, 在注浆施工阶段遵循左右、自下而上顺序原则, 对每断面锚杆按照先底角、到两帮再到顶角流程进行科学施工。

4 结语

总之, 基于巷道软岩深部常常引发破坏变形现象, 我们只有充分了解具体的变形破坏特征、引发成因, 制定科学有效的支护方案、策略, 采取科学施工工艺技术, 才能有效提升煤矿深部巷道综合安全效能、可靠水平, 巩固施工建设效果, 为良好优质的煤矿生产打下坚实基础。

参考文献

[1]王强.锚注加固技术在深井软岩巷道中的应用[J].能源技术与管理, 2010 (5) .

浅谈软岩巷道锚注支护技术篇8

1锚注支护分类

锚注支护可分为两种工作模式, 一种是充填注浆, 这种注浆方式主要适用于较大空隙的岩层, 在大孔隙中充填浆液料不仅增加了岩土的整体稳定性, 而且使支架受力更加均匀。充填注浆用浆量大, 强度要求低, 浆液渗透性要求低。因此要求用大流量、粗径送浆泵, 浆液可以用较多的填充料以降低成本; 另一种是裂隙注浆, 这种注浆模式主要是通过浆液粘结裂隙面, 从而提高岩石整体强度并且阻塞渗流通道。这种注浆方式条件复杂, 主要有以下几方面要求: ( 1) 浆液凝结时间要求: 凝结时间满足施工要求, 同时应满足渗流的要求; ( 2) 浆液结石率要求: 水泥浆液凝结时部分水将析出, 使结石体积缩小, 影响封闭和粘结强度效果。因此要求结石率约高越好; ( 3) 浆液粘结强度要求: 为满足渗透性要求使水灰比过大的水泥浆可能不能凝结而失效; ( 4) 浆液的环保要求: 浆液的析出液体, 以及固结石长期在地下水中会有部分水解。如是有毒成分就将引起污染。

2锚注支护原理

由内注浆锚杆为核心所形成的锚注支护整体的支护原理主要分为以下几点: ( 1) 采用注浆锚杆注浆, 可以利用浆液填封围岩的裂隙, 隔绝空气, 从而防止围岩被风化, 且能防止围岩被水侵蚀, 增加了岩体的强度; ( 2) 注浆后浆液能够胶结松散破碎的围岩, 通过这种方式充分利用了围岩自身来提高岩体的强度并且起到支护的作用, 且与原岩形成一个整体, 在动压作用下其振动频率与原岩一致从而减少了岩体的破坏; ( 3) 通过注浆, 喷层壁后的裂隙充填更加密实, 从而防止了喷层和支架受荷载作用不均匀而出现应力集中, 避免了破坏; ( 4) 通过注浆锚杆裂隙填充和锚喷支护的结合使用, 能够形成一个多层的组合拱, 即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱, 从而加强了支护结构的支护性能, 扩大了支护范围, 使支护结构的整体性能更加明显, 承载能力加强; ( 5) 注浆后两墙能够有效的分担拱顶所受到的压力, 墙的加固又使得底板起到了分担墙所受荷载的作用; 作用在底板上的荷载由于组合拱厚度的加大使得其荷载集中度大大减小, 从而底板岩石中的应力也随之减小, 底板的塑性变形和底臌得到有效控制; 底板, 两墙, 拱顶形成一个整体, 地板的稳定保证了两墙的稳定, 而两墙的稳定又保证了拱顶的稳定, 从而达到一个整体的稳定。

3锚注联合支护结构的设计

3. 1锚注联合支护形式的选择

根据不稳定地层的具体情况, 可将采用锚注支护形式的巷道分为3种类型, 即新掘类巷道、加固类巷道、修复类巷道, 针对不同类型的巷道采用不同类型的锚注支护结构。

( 1) 新掘类巷道对于新掘类巷道均需采用二次支护的方法进行施工, 且根据所用锚杆类型分为两种支护形式。一种是一次支护采用普通锚杆进行锚喷支护, 二次支护时采用普通或端锚内注浆锚杆注浆加固及喷网带支护, 要求的注浆压力较小时采用普通内注浆锚杆, 注浆压力较大时采用端锚内注浆锚杆; 另一种是一次支护直接采用端锚内注浆锚杆进行锚喷支护, 同时预留及保护好内注浆锚杆的孔口和螺纹, 二次支护时采用一次支护所安装的内注浆锚杆进行注浆加固及喷网带支护。

( 2) 加固类巷道这里主要指因局部变形破坏而影响稳定, 但断面仍满足要求的巷道, 或经过一次修复后围岩仍较完整的巷道。可根据裂隙的发育程度采用不同的锚注加固形式, 裂隙发育迅速时可采用普通内注浆锚杆进行注浆加固, 主要目的在于充填较大的裂隙; 裂隙发育情况一般时, 可采用端锚内注浆锚杆进行锚注加固, 以便于加大注浆压力, 使浆液充分扩散到围岩裂隙中。

( 3) 修复类巷道这里指经过多次破坏和多次修复后又出现严重破坏需要修复的巷道。此时可采用两种支护方式, 一是锚注支护与锚喷支护相结合的联合支护结构, 也就是先进行注浆加固, 然后涮大断面, 再采用普通锚杆或端锚内注浆锚杆进行一次支护, 最后再进行锚注加固; 二是型钢支护与锚注支护相结合的联合支护结构, 也就是先进行涮大断面, 采用型钢支架一次支护, 然后采用普通内注浆锚杆进行锚注后加固。

3. 2内注浆锚杆支护参数的确定

这里主要确定内注浆锚杆的长度、间排距、锚固力等参数。

( 1) 内注浆锚杆的长度。对于端锚内注浆锚杆长度 ( , mm) 通过以下公式计算:

式中—锚杆顶端锚固段长度, mm, 一般取200mm; —锚杆露在孔外的长度, mm; —围岩裂隙发育带或松动带范围, mm; 100—锚杆进入稳定岩层的长度, mm。

对于无动压作用或动压作用不明显的巷道, 锚杆长度为1700 ~ 2000mm; 对于动压作用明显或围岩裂隙发育迅速的巷道, 锚杆长度为2200 ~ 2500mm。也可通过围岩松动范围来确定普通内注浆锚杆的长度: 无动压作用或动压作用不明显时, 锚杆长度为1500 ~ 1800mm; 动压作用明显或围岩裂隙发育迅速时, 锚杆长度为2000 ~ 2200mm。

( 2) 锚杆间排距。一般情况下, 内注浆锚杆的间排距为1000mm × 1000mm; 围岩裂隙发育迅速, 且采用普通内注浆锚杆时, 锚杆间排距可扩大到1500mm × 1500mm; 采用型钢支架与锚注联合支护时, 锚杆排距可与支架排距相同; 当一次支护采用内注浆锚杆时, 其间排距按普通锚杆来确定, 一般为600 ~ 800mm。

( 3) 锚杆锚固力。普通内注浆锚杆的锚固力在40 ~ 50k N, 因此可以采用4分焊接管制作; 而端锚内注浆锚杆的锚固力一般在50 ~ 70k N, 因此可以采用 ф22mm无缝管制作。

4锚注支护在不稳定地层中的应用

4. 1在回采巷道中的应用

龙口矿区梁家煤矿的回采巷道由于其顶底板均为软岩, 因此属于不稳定或极不稳定巷道, 支护极其困难。通过采用锚网喷梁注联合支护结构和锚网带喷注联合支护结构基本解决了不稳定回采巷道的支护问题。

4. 2在软岩动压巷道中的应用

兖州矿区鲍店煤矿北翼一采区大巷均处于软岩地层中, 且工作面跨大巷回采, 因此造成巷道发生多次破坏, 我们在原锚喷支护、砌碹支护、U型钢支护的基础上采用锚注支护加固, 并经受住了动压的作用, 成功地解决了软岩动压巷道的支护问题。

4. 3在软岩硐室工程中的应用

永夏矿区车集煤矿井底车场马头门、中央泵房、中央变电所等硐室, 均处于软弱岩层中, 原砌碹支护结构发生大面积的破坏, 后采用锚注支护加固, 基本保证了硐室工程的稳定, 取得了较好的技术经济效果。另在鲍店煤矿北翼皮带机头硐室中, 在原混凝土碹和U型钢支架支护的基础上采用锚架与锚注相结合的支护方式进行了加固, 保证了硐室在综放跨采动压下的稳定。

5结语

锚注支护具有充分的技术可行性, 而且安全性能高, 经济合理。此外, 锚注支护对于解决软岩巷道以及深部软岩巷道不稳定支护问题起着非常重要的作用, 应用范围广, 为矿井的安全生产提供了一条经济、适用、方便的技术道路。

参考文献

[1]王连国, 易恭猷, 韩继胜.软岩巷道支护方案的数值模拟研究[J].煤, 2000, (06) :45-47.

[2]刘全林, 杨敏.软弱围岩巷道锚注支护机理及其变形分析[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21 (08) :66-70.

锚注联合支护篇9

1 工程地质概况

1.1 巷道布置及顶底板

山西省阳泉固庄煤矿15707工作面采用综采放顶煤开采15#煤层, 煤厚平均7m, 倾角5°~8°。其回风巷紧邻五采区采空区, 采区隔离煤柱40m。回风巷沿15#煤层底板布置, 顶板为4.4m厚的顶煤, 直接顶为灰色砂质页岩, 厚约1.2m~2.0m, 老顶为K2石灰岩, 均厚1.08m, 局部有相变砂质泥岩及细粒砂岩或分叉为两层灰岩;直接底板为泥岩或含黄铁矿泥岩, 平均厚度1.68m。

1.2 地质构造及水文地质

15707回风巷在掘进过程中贯穿七采区大向斜褶曲边缘, 伴生落差为1.8m正断层, 围岩结构特征复杂, 地层产状起伏较大, 老顶K2灰岩赋水性相对较好, 为该矿区15#煤层的主要充水含水层。同时受五采区采动影响, 节理、断裂、断层和褶皱发育, 采空区积水和K2灰岩含水层通过破碎带裂隙渗入开掘的巷道, 破碎淋水区范围预计200m。

2 破碎淋水区巷道支护效果分析

2.1 巷道断面及支护

正常设计采用锚网索 (锚杆、锚索、W钢带、金属网) 联合支护, 顶锚杆Φ22mm×2400mm螺纹钢锚杆;帮锚杆Φ18mm×1850mm圆钢锚杆;锚索型号1860, Φ17.8mm×7300mm;锚杆、锚索采用树脂锚固剂端头锚固形式;采用菱形金属网护顶、帮。

2.2 施工现场情况

15707回风巷采用综掘机掘进, 在施工进入破碎淋水区时, 综掘机割煤后巷道暴露的顶板极易垮落, 同时采空区积水通过破碎带裂隙渗入开掘的巷道。

用锚杆钻机打孔时, 孔周围碎碴散落, 成孔困难, 锚杆锚索无法安装。经过钻孔钻探, 巷道顶帮煤层松动破碎范围达1.8m~2.3m, K2灰岩含水层水从锚索孔中大量淋入巷道内, 可知节理、裂隙弱结构面贯穿至老顶K2灰岩位置, 至少达到巷道顶板以上7m的深度。

2.3 巷道支护效果分析

虽然锚杆、锚索安装成功, 但是锚固力不足正常值的60%, 张拉不到设计预紧力时就松脱, 可锚性很差, 很难控制巷道破坏变形。由于受地质构造影响煤层节理、层理、裂隙等弱结构面非常发育, 围岩自稳时间短、破碎范围大, 同时淋水软化、膨胀巷道围岩, 使围岩强度和岩体的力学性质进一步降低。再加上采空区水对支护材料强烈的腐蚀性也进一步降低了支护效果, 因此原支护设计已不能有效控制围岩变形破坏, 必须选择合理的方法加强支护, 使其既能控制巷道变形破坏, 保证巷道有效断面满足安全生产, 又能防水堵漏, 治理水患, 改善生产环境。

3 破碎淋水区巷道支护方法

(1) 采用锚网索联合支护技术与注浆加固技术, 共同加固破碎淋水区巷道。

注浆能够填充围岩间的裂隙, 使破碎围岩形成一个有效的整体, 改善围岩岩性和应力分布, 提高了破碎围岩的可锚性, 锚杆锚索在破碎围岩中起到了有效的支护作用。

将锚网索联合支护技术与注浆加固技术有机结合, 注浆加固和锚固加固两种作用相辅相成, 共同加固巷道, 又能防水堵漏。

(2) 注浆加固采用钻锚注加固技术, 即使用钻锚注锚杆, 将钻孔、注浆和锚固三者集于一体, 钻锚注锚杆强度高, 与注浆材料黏结力强, 并能实现高压注浆, 使浆液充满岩体裂缝。在非常破碎的煤岩体中可以实现随钻随注, 超前加固注浆, 解决“塌孔”安装锚杆困难问题。

(3) 加长锚杆、锚索长度, 增加锚索数目, 锚杆、锚索锚固方式由端头锚固改为锚杆全长锚固, 锚索加长锚固。解决锚杆、锚索锚固段处于煤岩层松动破碎圈内, 锚固段松动失稳, 支护强度低问题。

4 破碎淋水区巷道支护设计

4.1 支护材料参数

(1) 顶锚杆Φ22mm×2600mm, 帮锚杆Φ20mm×2500mm, 均为单向左旋无纵筋螺纹钢锚杆;每根顶锚杆用1支K2340和3支Z2360树脂锚固剂进行全长锚固;顶托板为120mm×120mm×8mm的3号钢托板, 帮托板为400mm×150mm×80mm木托板。

(2) 锚索型号1860, 铰线结构1×7, Φ17.8mm×7800mm;每根锚索用1支K2340和3支Z2380的树脂锚固剂进行加长锚固;锚索托板为300mm×300mm×12mm的3号钢托板。

(3) 钻锚注锚杆, 杆体为中空特种钢自钻锚杆, 杆体外径25mm, 内径13mm, 长度2500mm (分1000m和1500mm两段, 中间有连接套连接) , 杆尾螺纹规格M25;采用拱形高强度托板, 规格为200mm×200mm×8mm;注浆材料为高分子固特珑 (GN-1) 双浆液。

(4) W钢带宽度220mm, 厚度3mm, 长度4500mm;锚索托梁为16号槽钢长3000mm。

(5) 顶网为5000mm×1000mm的菱形金属网, 帮网为1800mm×1000mm的菱形金属网。

4.2 支护方式及布置参数

采用钻锚注锚杆注浆和锚网索联合补强加固支护方式。

(1) 支护方式:菱形金属网紧贴巷道顶帮, W钢带贴紧金属网, 顶锚杆、顶锚索布置在W钢带孔内, 用顶锚杆、顶锚索将W钢带锚固于顶板上;沿巷道轴向布置一排16号槽钢, 作为锚索托梁, 用两根锚索将金属网、顶锚杆、顶锚索、W钢带联合体悬吊锚固于顶板上;帮网由帮木托板压紧, 由帮锚杆锚固, 构成锚网索联合支护。

(2) 布置参数:每条钢带上钻眼6个, 眼距800mm, W钢带排距800mm。注浆排:W钢带上安装3根钻锚注锚杆, 1根螺纹钢锚杆和2根锚索, 对应两帮分别安装3排帮锚杆, 锚固排:W钢带上安装4根螺纹钢锚杆和2根锚索, 对应两帮分别安装3排帮锚杆, 螺纹钢锚杆, 帮锚杆间排距为800mm;注浆排和锚固排交替布置;16号槽钢上钻眼数2个, 眼距1600mm, 每个眼内打一根锚索, 沿巷道顶板轴向中心线布置一排, 两两对接。巷道支护设计如图1。

(3) 注浆参数:顶板3根钻锚注锚杆由采空区侧向工作面侧顺序排列, 注浆锚杆间距分别是1600mm和2400mm, 排距为1600mm, 靠近两帮的两根边锚杆安装角度为75°, 中间一根锚杆垂直于顶板;两帮中部各一根注浆锚杆, 垂直于帮布置。

注浆压力1MPa~3MPa, 浆液扩散半径1800mm, 通过调整注浆压力、注浆量和浓度等参数来控制浆液扩散半径。

靠采空区侧顶板注浆间距1600mm, 以提高采空区侧加固堵漏质量。靠工作面侧顶板注浆间距2400mm的孔距, 注浆孔的孔距应比二倍扩散半径小, 取大约0.65~0.75的系数, 可知2400mm的注浆间距合理。

4.3 施工技术要求

(1) 钻锚注锚杆注浆和锚网索联合支护总的工艺流程为:综掘机割煤→临时支护→铺金属网→打钻锚注锚杆→安注浆排W钢带→注浆→打锚杆、锚索眼, 上锚固排W钢带, 安锚杆锚索→打顺巷锚索眼, 安16号槽钢托梁和锚索。

钻锚注锚杆注浆应起到超前加固支护效果, 先经过注浆加固后, 再进行锚网索联合支护, 综合考虑钻锚注锚杆注浆和锚网索支护的关系和现场煤层破碎情况, 确定循环进度为1.6m。

综掘机割煤每个循环进度为1.6m, 即两排钢带距离, 等于钻锚注锚杆排距, 也等于注浆排距, 每班完成两个注浆循环和一个锚网索支护循环, 循环进度3.2m。

(2) 注浆技术要求:采用QB6C型气动高压双液化学注浆泵, 注浆材料为高分子固特珑双浆液。注浆时, 注浆泵泵液频率要适中, 认真调整注浆压力、注浆量和浓度等参数来控制浆液扩散半径, 确保巷道顶帮裂隙浆液充盈, 浆液全面覆盖巷道表面, 浆液超前扩散距离不小于1.6m。司泵工必须始终严密注视泵压, 关注泵况, 一旦发现煤壁松动、跑 (漏) 浆、注浆压力突然骤降等异常情况, 应立即停止注浆, 查明原因, 采取措施后方可恢复注浆施工。

(3) 锚网索联合支护技术要求:锚索锚固力不小于230k N、锚索预紧力不小于11.5k N, 锚入老顶灰岩大于1000mm。顶锚杆锚固力不小于70k N, 预紧力矩不小于120N·m;帮锚杆锚固力不小于60k N, 预紧力矩不小于100N·m。

(4) 打放水钻孔, 集中放水:经过注浆堵漏, 虽然巷道内淋水到处漫流的状况得到治理, 但是巷道周边的水量没有减小, 治理水患宜疏不宜堵, 故应打孔放水。在破碎淋水区每隔15m, 在采空区侧巷道顶帮交线上打一排放水钻孔, 并开挖水沟和临时水仓, 集中排水。

5 矿压监测分析

通过巷道表面位移观测, 顶板下沉量小于42mm, 两帮收敛小于84mm, 在巷道掘进后15天后变形比较剧烈, 50天后达到最大值并趋于稳定。巷道变形量不大, 变形得到有效控制, 巷道支护形式合理。

经过锚杆锚索拉拔力检测, 锚索锚固力超过了230k N, 顶锚杆的锚固力超过了70k N, 帮锚杆的锚固力超过60k N, 达到设计锚固力要求, 均有富余量, 且受力平稳, 锚网索联合支护搭配合理。

6 结论

巷道的支护设计, 以所在巷道正常的支护设计为基础, 以施工现场实际条件为依据, 对原巷道的支护设计进行补强加固设计, 是煤巷围岩复杂地段巷道支护设计的捷径。

(1) 锚网索联合支护技术与注浆加固技术结合, 是破碎淋水区巷道支护和防水堵漏的最有效途径。

(2) 采用钻锚注加固技术, 在非常破碎的煤岩体中可以实现随钻随注, 超前加固注浆, 是解决“塌孔”安装锚杆困难问题的行之有效的好方法。

(3) 锚杆全长锚固, 锚索加长锚固, 是解决锚杆、锚索锚固段处于顶帮煤层松动破碎圈内, 锚固段松动失稳, 支护强度低的问题最有效的技术措施。

实践表明, 厚煤层破碎淋水区巷道支护设计是合理的, 达到了稳定控制巷道和加固堵漏的目的。

摘要：本文针对山西省阳泉固庄煤矿15707回风巷破碎淋水区巷道施工和支护困难的问题, 采用钻锚注锚杆超前注浆加固堵漏技术和锚杆全长锚固锚索加长锚固的锚网索补强加固支护技术, 将注浆加固技术与锚网索联合支护技术有机结合, 取得了良好的技术效果。