预应力注浆锚索技术在大巷加固中的应用

２００６年增刊　晨斜技　预应力注浆锚索技术在大巷加固中的应用　兖矿集团公司东滩煤矿李　勇　刘延和　摘要注浆锚索是利用水泥浆液在围岩裂隙中充分扩散，把围岩和各种弱面充实，并把弱面和四周岩体重新胶结起来，共　现全长锚固，然后将其锚固范围内的岩层用双股高强度笼形锚索加固并施加一定预应力。　关键词跨采巷道注浆锚索施工工艺效果　东滩煤矿一６６０水平北翼轨道石门是一条主要运输巷　层。如果不采取有效的加固措施，必然造成断面显著收缩，　道，位于３煤层底板岩石中，与３煤层底板的垂距为５７—　顶板大面积垮落。　７０ｍ，巷道围岩构成为泥岩和粘土岩，顶板基本为４．Ｏｍ左右　的泥岩，所见粘土岩的厚度在２．Ｏｒ．左右，遇水易风化。巷道　３注浆锚索支护参数　设计采用锚喷支护，围岩条件较好时，这种支护方式可以起　３．１锚索选型　到有效的支护ｆ乍用，在回采过程中，受到上部采区３煤的强　烈采动影响，虽提前进行了锚网锚索加固，但仍出现喷层脱　注浆铺索采用双股笼形锚索，单股锚索钢绞线公称直径　落，顶板开裂，拱肩处呈现剪切破坏，两帮位移严重，为此，东　１５．２４ｒｒａｎ、１　Ｘ　７标准型，为高强度、低松驰、韧性好的预应力　钢绞线，强度级别为１８６０ＭＰａ，单股破断载荷不低于２５０ｋ．Ｎ，　滩矿提前对１４３１４工作面跨采区段采用了高强度锚杆、锚索、　注浆联合加固方案进行加固，取得了显著的支护效果。　锚索长度７０００ｎｍａ，锚深６７００ｎｍａ，外露不超过３００ｍｍ。锚索托　盘采用１２＃…Ｕ’钢制作，长度为４００ｍｍ。　｛　３．２锚索问排距　１４３００．＇ｒ．￣￥ｉ　（１）锚索：１０００Ｘ　１６００ｒａｍ，最上一排距顶板８００ｒａｍ。　（２）锚杆：直径２２ｍａｎ，长度２．４ｍ，树脂加长锚固。锚杆问　钳　１４３１懈面　距０．８ｍ，排距１ｍ，均匀布置在锚索之间。　３　３锚固方式　采用注水泥浆全长加固（见图２）。　图１巷道布置平面图　１注浆锚索的机理　注浆锚索是利用水泥浆液在围岩裂隙中充分扩散，把圈　岩和各种弱面充实，并把弱面和四周岩体重新胶结起来，实　现全长锚固，然后将其锚固范围内的岩层用双股高强度笼形　说明：１．注浆锚索长度７０００ｍｍ，排距１　６ｍ，每帮布置３根。最下　锚索加固并施加一定预应力。在锚索的压力作用下，其锚固　一根锚索距巷道底板不　干８００ｒａｍ。２　最下一根锚索角度１０ｏ　范围内的岩层产生压缩，形成一整体，从而加强了围岩的整　±５。，第二根注浆锚索１Ｏ～１５ｏ，最上一根锚索３５～４５ｏ。　体稳定性。　图２北轨石门加固布置断面图　２　３煤回采对巷道的影响　４注浆锚索材料及施工设备　东滩矿在ｊＥ轨石门进行了详细的巷道围岩地质力学测　４．１　注浆材料　试，包括围岩强度、顶扳离层位移测量。结果表明，巷道受３　注浆锚索水泥浆采用４２５榉硅酸盐水泥，加水玻璃量为　煤回采影响后，小岩柱几乎全部发生翦切破坏，承载能力急　水泥重量的３％，其水灰比为水：水泥＝ｌ：２。封孔材料采用　剧下降，稳定性难以保证，巷道内移近显著，顶板明显下沉，　细棉纱和快硬水泥。注浆管为１／２时焊接钢管一端外套制　离层现象严重，直至巷道冒顶、垮塌。当巷道又受到回采工　ｌＯＯｒｎｍ螺纹。排气管采用内径４ｉｏｒｎ、外径６ｒａｍ的塑料管。　作面影响时，小岩柱全部剪切破坏，巷帮位移急剧增加，岩柱　４，２注浆设备　呈松散破碎状，顶板岩层与岩层交界面上产生达２０ｍｍ的离　采用独立开发研制的ＭＯ１）ＥＩ．　１５０型风动（下转第３页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年增刊　东媳晨科技　３　（３）节省了搬家撤除工作量，延缓了采场接续。　４取得的经济技术效果　（１）为合理确定工作面系统改造方案提供了技术依据，　作者简介刘孝栋男，１９７１年生，１９９３年毕业于山东矿业　提高了巷道定位的准确性。　学院采矿工程专业，助理工程师，现从事矿井生产技术管理　（２）增加了煤炭资源的回收，在该工作面回收煤炭约３　工作。　万余ｔ。　（上接第１页）锚索注浆设备。　当水泥浆养护２４ｈ后，上托盘、紧固锚索，托盘采用１６撑　水泥浆搅拌机采用ｍⅦ　１型风动搅拌设备。　槽钢制作，长度为１６００ｒａｍ，上下两根锚索共用一根槽钢托　盘，槽钢外加弧形钢板托盘、压力碗，并紧贴帮部，装上锚具，　５注浆锚索加固施工工艺　将张拉千斤顶套在锚索上，挂好安全链，开动电泵进行张紧。　５．１打眼　６注浆锚索加固效果分析　锚索眼￣６５ｍｍ，深７５００ｍｍ，打出的眼要平、直、齐。每帮　布置３排锚索，顶扳以下Ｎ１０ｍｍ处打第一根锚索，间距　共加固巷道４１０ｍ，整个工程在实际注浆过程中共打锚　１０００ｍｍ，排距２Ａ００ｍｍ。在打眼过程中，打完眼后大部分出现　索１３５０根，共注水泥１０２．９ｔ，平均每眼注入７６．２ｋｇ。其中有　塌孔现象，每个眼需打９０ｌｌｌｌｎ，其中包括移钻机时间。　１１根锚索拉力不合格，其余１３３９根锚索预紧力＞１００ｋＮ，最　５．２安装锚索　大达到４００ｋＮ。当１４３１４采面推过北轨石门时，北轨石门虽　（１）注浆管的固定：将Ｉ￣ｃ２０Ｉｒｌ／ｌｌ的注浆管用自粘带固定在　有浆皮掉碴、底鼓等压力显现，但浆皮没有开裂，两帮没有被　锚索的外端，注浆管深入锚索０．５～１．０ｍ，注浆管尾部超出锚　挤出，从而减少了巷道两帮的维护工程量。　索最外端３００ｍｍ，然后将注浆管割断。　每ｍ巷道注浆锚索加固的材料费用包括高强度锚索、注　（２）排气管的固定：将锚索拉直，把￣９６ｍｍ的排气管绑在　浆管、排气管、水泥、水玻璃等，共计８５０．５元；每ｍ巷道架棚　距锚索顶端３０～５０ｍｍ处，用胶带将排气管与锚索粘在一起，　支护的材料费用包括１２撑矿工钢梯形支架（考虑金属支架复　每隔１．５ｍ固定一道，并保持排气管畅通，排气管尾部超出锚　用２次）、坑木等，共计１３８２．７元。采用注浆锚索加固比金属　索外端２～３ｍ，然后将排气管割断。　支架架棚，每ｍ可节约支护材料费用５３２．２元。　（３）安装锚索：将组好的锚索连同排气管、注浆管一同送　采用注浆锚索加固已在东滩煤矿北轨、北皮以及西轨、　入钻孔内，安装时注意排气管、注浆管不能脱落。　西皮石门得到成功的应用，试验表明大采深、跨采巷道等特　（４）封孔：先用绵纱将锚索四周封装严密，再用快硬水泥　殊地点采用注浆加固是完全可行的。　将钻孔封堵严密，确保不漏浆。　７结论与体会　５．３注浆　（１）配制水泥浆：开动搅拌机按１：２的比例加入水和水　（１）树脂注浆联合锚固预应力锚索，配合高强度锚杆支　泥，搅拌时间不少于５分钟，再按比例加入水玻璃。搅拌均　护，是适合北轨石门的有效、快速、经济的加固方法。其支护　匀并使水泥水化后即可注浆。　加固效果明显优于其它加固方式，而且在成本方面也具有明　（２）注浆：①开动注浆泵，检查与注浆泵连接的注浆管是　显优势。　否通畅，关闭注浆泵，用连接头连接好注浆管，并将排气管放　（２）结果表明，锚索注浆加固有效地控制了大巷的强烈　人盛满水的水桶内；②再次开动注浆泵进行注浆，边搅拌边　变形，提高了围岩的稳定性，抑制了冒顶和片帮等现象的发　注浆。观察排气管，发现气泡冒出最多时放慢注浆速度，待　生，保证了巷道的安全，加固设计比较合理可靠。　排气管不再冒气泡时表明锚索孔已注满，此时注浆泵发出沉　（３）成功的锚注实验，丰富和发展了深井软岩锚固支护　闷的声音，关闭注浆泵；③将注浆管处的高压阀关闭，防止高　技术，为顺利跨采软岩巷道提供有力的技术支持，具有工程　压浆夜流出，卸下连接头；④注浆时每个钻孔应一次性注满，　造价低，施工方便，支护效果好的优点，为巷道维修和加固提　注浆过程中停滞时间不超过１分钟，否则会堵管子；⑤注浆　供了一条新的有效途径。　时若出现跑漏浆液的现象，在不停机的情况下，应及时用棉　纱、快硬水泥封堵。　作者简介李　勇　男，１９７１年生，１９９５毕业于中国矿业大　（３）清洗设备：注完浆后，用清水将搅拌桶内外清洗干　学，现为兖矿集团公司东滩煤矿生产技术科副科长，工程师，　净。往桶内加入清水，同时加入少量润滑油，开动注浆泵，将　从事采、掘、辅助运输技术管理工作。　注泵内残留的浆液排出。　５．４紧固锚索