锚注技术在硐室加固中的应用

锚杆支护是煤矿开采证的一种主动支护方式，

通过对其进行应用，可以加固围岩，通过对围岩自身

强度的应用，共同承担荷载，从而减少围岩变形现象

的发生。随着综采放顶煤技术的应用及大功率高效

综采设备的引进与应用，提高作业面开采效率，为了

满足作业快速开采要求，采用锚网索支护，为开采作

业顺利进行提供强有力支持。1工程概况

某煤矿工程16层六分段下块为综采二队接续

面，对该区域地质情况进行分析可以发现，地质结

构相对简单，煤层赋存稳定，整体性良好，底板岩

石以致密坚硬灰白色细砂岩为主，16层煤厚约为

14.8m，巷道掘进于16层底板岩石中，在遇到16层

煤之后，沿着16层煤底板开展后续开采作业。2设计巷道支护参数

巷道掘进宽度为4.75m，高位3.18m，锚杆直径

为16mm，顶板锚杆长度为2.4m，两帮采用的锚杆

长度为2.21m，锚杆排、间距离为0.82m，每排设置了14根锚杆。锚索采用直径为14mm钢绞线，长度

约为6.42m，间距为2.48m，每排设置了两个钢绞

线，采取工字钢作为锚索托梁，托梁长度为0.82m，

在中心钻一个直径大小为20.0mm的小孔，采用的

锚杆厚度不得小于6.8mm，直径要控制在125mm以

上。锚杆锚固力大小不得低于6.5t，采用的锚索锚固

力需要控制在20.0t以上[1]。采用气腿式岩凿机，锚索

施工利用风动锚索，在实际施工作业开展时，为了确

保施工作业顺利开展，保证工程质量能够达到要求标

准，要将循环进度控制在0.78m，最小空顶距为0.3m，

最大空顶距为1.2m[2]。对于超前支护，要对前探梁

进行应用，将2根作为一组，需要施工人员特别注意的是：为了提高作业质量，每根前探钢梁至少要利用

2副吊环，对其进行固定，在进行固定时，应当将吊环

固定在锚杆上，将护顶板铺设在前探钢梁上[3]。考虑

到作业中采用的顺槽巷道通常都在一年以内，因此，

不必对其进行特殊处理。3锚网索支护施工分析

进行锚杆打眼前，工作人员需要严格依据中线、

腰线对巷道的具体断面情况进行检查，如果经过检查

中国科技期刊数据库 工业C

2015年50期 205 锚注结合治理软岩巷道底板 章 鹏 魏修立 淮浙煤电顾北煤矿,安徽 淮南 232151 摘要：顾北矿由于深水平、高地压、高瓦斯等影响，井下巷道多处于地质条件复杂地带，岩性松散破碎，岩体结构常有软弱夹层。大断面巷道及机电设备硐室支护形式设计为支架-锚注加固等联合支护，底板没有进行有效的支护，巷道底板破坏鼓起现象较多。为确保机电设备正常运转，不影响生产的正常进行，治理巷道底板势在必行。顾北矿修护队及有关部门经过积极的理论研究和不断的实践，探索出采用锚梁组合的加固方案治理巷道底鼓。框架主要利用井下废旧U型钢，节约材料成本。锚注结合，把锚索、框架和混凝土的优势性能加以结合，充分发挥两种材质结合使用的物理特性，用最简便的施工工艺完成巷道底板的治理工作，以使巷道底板底鼓等一系列问题得以解决。 关键词：锚索加固；治理；巷道底板 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)50-0205-02 1 技术理论 1.1 理论依据 新奥法施工技术的基本原理：1）充分利用或发挥围岩的自身能力，2）增加围岩强度，均衡应力分布，并允许围岩有一定程度的变形，以减少对支护的围岩压力。 1.2 注浆加固理论 巷道底板在注浆后，水泥浆液渗透至岩石空隙中，使岩体密度和胶结程度增加；同时，水泥浆液中的化学成分与岩石中的元素进行离子交换形成新的物质，增加了软岩体的粘聚力。 1.3 锚索加固理论 锚索支护属柔性支护，对于软岩巷道，具有高膨胀性，高地应力等不良特征，围岩变性往往较大，只能采取“先柔后刚”的支护方法；锚索支护可以从深层控制巷道围岩变形，锚索长度越长，控制岩体变形的深度越大，调整围岩应力的范围越深；锚索支护属主动支护方法，通过对锚索施加预应力，主动控制岩体变形，调整岩体的应力状态，使之有利于岩体的稳定性。 1.4 组合梁理论 锚索与锚索之间采用槽钢或U型钢连接，形成组合梁，把布置在巷道底板上的所有锚索每四个为一个单位划分成数个有限元，每个有限元相互作用形成一个整体的锚索网络。 2 施工工艺 2.1 浇筑砼地坪， 砼地坪厚度为100mm~200 mm，厚跨比为0.0185，砼强度为C20，砼施工采用砼搅拌机充分搅拌，配合比为水：水泥：砂子：石子＝0.51：1：1.632：3.149，理论坍落度为55～70mm，浇筑时采用风动震动棒充分振捣，浇筑后养护三天。 2.2 钻孔 钻孔施工采用ZQJJ120/2.3型架柱支撑钻机钻孔，钻孔直径为¢60mm，眼深6.0m~10 m。ZQJJ120/2.3型架柱支撑钻机主要参数；工作气压0.4~0.63MPa，整机重量80~100kg，推进力6.2kN，提升力3.2kN，额定转速200r/min。（后附ZQJJ120/2.3型架柱支撑钻机装配图） 操作：1）把底孔钻机支架垂直于地锚位置，开启支架操作阀，使支架缸筒上升至顶板支撑坚固。2）把钻杆、钻头与钎套连好,开启推进机构操作阀使气腿升长至钻头与地面接触并立即开启马达操作阀,使马达旋转。3）钻孔完成，调慢气马达转速；旋转推进机构操作阀位置，使气腿回升，而后进行二次作业。 2.3 安装锚索及注浆管 孔内布置注浆管直径为¢22mm，深6.0m。封孔采用采用棉纱和水泥封孔，其封孔长度为500mm，其中里段100mm采用棉纱包裹注浆管，外段400mm采用水泥封孔密实。锚索规格为￠15.4*5300mm，注浆指示管管规格：6分注浆管，长1000mm，注浆管孔口外露地坪50mm。锚索和注浆管安装顺序：先安装锚索，后安装注浆管（为防止注浆管掉入孔内，先用棉纱在注浆管外段400～500mm位置包裹注浆管，然后再将注浆管放入孔内） 2.4 注浆 采用J-300型搅拌机制浆，制浆使用PO32.5矿渣硅酸盐水泥，搅拌捅容积为0.35m3：满桶时：用水250Kg，水泥5袋。加水至搅拌捅的 4/5处，用水200Kg，用水泥4袋。KBY－50/70型双液注浆机注浆，注浆中，当注浆孔达到设计终压后，关闭注浆泵3~5分钟，当注浆压力明显下降时，再点动开启注浆泵，直至注浆压力稳定在注浆设计终孔压力值（4～5 Mpa）不再下降。 2.5 锚索张拉 在注浆后48小时内，采用预先加工好的槽钢沿巷道走向和横向将锚索两两连接布置，然后上小托盘、锚索张拉器具，锚索预紧力不小于200KN。 3 实例 顾北矿13-1煤层底板轨道上山在软岩段底板加固 顾北矿13-1煤层底板轨道上山倾角8度，上段80m，地处煤层和软弱夹层，在掘进施工50天时间即发生底鼓，平均底鼓800mm，后期施工的永久轨道和水沟均不同程度的损坏，直接影响接替面的投产，并影响2m绞车硐室支护。 3.1 设计 锚索按间排距1.4m*1.8m布置，每排布置3根底板锚索和两根底角锚杆，其中墙角位置分别布置一根，巷道中部按尺寸均匀布置3根。巷道走向排距分别按照1.8m排距布置，锚索采用￠17.8mm低松弛钢绞线。 3.2 锚索布置图 14001800 底板组合梁结构断面图 底板布置注浆指示管注浆管锚索封孔材料施工技术

５０　河北煤炭　２０ｏ７年第２期　

峰峰集团公司孙庄矿一２２８水仓　锚注综合加固工程施工方案设计　

刘书梁　（峰峰集团公司孙庄矿，河北邯郸０５６２００）　摘要：介绍了孙庄矿一２２８水仓锚注综合加固工程施工的设计方案。　关键词：煤矿；水仓；锚注；综合加固　中图分类号：，ＩＤ７４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—１０８３（２００７）０２—００５０—０３　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｃｈｏｒ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎ　——２２８　ｗａｔｅｒ——ｓｔｏｒｅｈｏｕｓｅ　ｏｆ　Ｓｕｎｚｈｕａｎｇ　ｍｉｎｅ　ｏｆ　Ｆｅｎｇｆｅｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　ＵＵ　Ｓｈｕ—ｌｉａｎｇ　

１加固方案的确定　１．１锚注加固的必要性和紧迫性　峰峰集团孙庄矿一２２８水仓所穿围岩多为强度　较低的砂岩和砂质页岩，且有小煤窑和该矿采空　区，受集中应力影响，水仓严重变形收缩，两帮移　近量约达５００ｍｍ。底板鼓起超过８００ｍｍ，有效容积　不足原设计的６ｏ％，并且多处碹体损坏，一旦坍　塌，排水系统将会遭到致命性破坏。因此尽快采取　有效措施控制变形破坏的继续发展已成当务之急，　这对改善水仓状况，保证排水系统正常运转及矿井　安全生产具有十分重要的现实意义。　１．２锚注加固的可行性　根据实地考察及资料分析，该水仓属节理化高　应力软岩巷道的范畴。对此类巷道变形破坏的最有　效治理手段之一就是建立注浆补强锚杆加固的联合　支护体系。该水仓长约１４０ｍ，断面规格原为３．Ｏｍ　×２．５ｍ，目前已缩至２．５ｍ×１．７　ｍ，基本支护形式　为带底拱的钢筋混凝土整体碹，局部地段还衬有一　层料石碹，卧底后有足够的间隙用于架设风钻、锚　杆机等锚注施工设备，具备施工的基本条件。　１．３锚注加固的技术依据　根据该水仓的围岩岩性特征及其变形力学机制　的特点综合分析认为：设法提高浅部围岩的自撑力　和承载能力，使其有效抵御深部围岩的巨大变形压　力。最适于此类软岩硐室的变形控制。而锚注联合　加固支护法则正是一种非常适于此机理的支护方法。　锚注加固综合了锚杆加固和注浆加固技术的所　有优点。成为解决软弱松散岩层安全维护的有效手　段，其显著优点为：　（１）与传统锚喷支护技术中喷混凝土层的作用　原理相比，浆液的注入能够充填到岩石的孔隙之　中，使破碎岩石块重新胶结成一体，提高了岩体的　整体强度和稳定性。　（２）注浆后，杆体与地下水、空气间的联系全　部中断，彻底阻止了锈蚀反应，保证了锚杆的长期　锚固能力和支护体系的长期稳定性。　（３）在锚杆和浆液的共同作用下，注浆范围内　的所有岩石被胶结成一个整体，保护着整个巷道的　自由空间。　通过以上分析，决定首先对围岩松动圈进行全　断面注浆补强加固，然后加打全长锚固型强力锚　杆。　２工程施工方案设计　２．１加固工程技术方法及参数设计　２．１．１注浆技术参数设计　（１）注浆材料选择。在变形严重的地段宜选用　法国产具有高强度、高韧性的新型化学加固浆材　——马丽散Ｎ，以确保注浆效果持久可靠，在变形　较轻的地段，可选用价格便宜的聚氨酯浆材，局部　地段根据需要使用水泥——水玻璃双液浆。

能源技术与管理　２０１１年第４期　ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９０．ｉｓｓｎ　１６７２－９９４３．２０１　１．０４．０１５　软岩大断面硐室支护技术实践　王金良　（徐州矿务集团有限公司坨城煤矿，江苏徐州￣Ｚ１　１４Ｚ）　［摘要］　随着煤炭开采水平的不断加深，软岩大断面硐室的支护问题是困扰当今煤矿生产　的主要难题之一。针对坨城煤矿南翼采区大倾角皮机道驱动硐室传统支护效果不　佳的情况，采用锚喷、锚索、注浆及扎钢筋网浇注混凝土联合支护方案对硐室进行　修复加固，取得了较好的支护效果。　［关键词］　软岩大断面硐室；喷浆封闭；注浆加固；联合支护　［中图分类号］ＴＤ３５４［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２－９９４３（２０１　１）０４－００４０－０１　０引　言　随着采掘深度不断加大，深部巷道所处的地　质力学环境越来越复杂，支护难度也越来越大。深　部软岩大断面硐室稳定问题已成为煤炭开采要面　对的一大难题。传统的支护方法不能保证深部软　岩大断面硐室的稳定。在坨城煤矿南翼采区大倾　角皮机道驱动硐室，采用锚喷、锚索、注浆及扎钢　筋网浇注混凝土联合支护方案对硐室进行修复加　固，取得了较好的支护效果。　１　工程概况　坨城煤矿南翼采区大倾角皮机道驱动硐室埋　深一８５０　ｍ，处于９煤内，煤层厚度２．８　ｍ，顶底板　均为泥岩，硐室初次支护采用了锚喷支护。由于硐　室断面较大，围岩稳定性差，两帮及拱顶围岩变形　较大，逐步呈松散破裂状态；部分区域已引起混凝　土面层严重开裂、剥落，并出现一定的底鼓变形。　因此，必须对其进行二次加固与支护，以保证该硐　室围岩和支护结构的长期稳定。　２硐室加固技术方案　鉴于目前硐室的破坏状况，其加固的重点是：　改善硐室围岩条件，减轻锚杆受力，提高围岩和支　护结构的整体性和承载能力，实现锚杆与围岩的　共同作用，有效控制围岩的变形，保证硐室的稳　定。针对上述围岩稳定控制思路，可采用以下技术　途径：①预应力锚索加固。采用锚索对硐室顶帮围　岩进行支护与加固。预应力锚索能够把不稳定岩　层、岩层中的层理面造成的离层等悬吊于上部稳　定的岩层，同时，由于锚索可施加较大的预紧力，　可挤紧和严密岩层中的层理、节理裂隙等不连续　面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的　整体强度。②喷浆封闭围岩。全断面喷浆，重点是　开裂的缝隙，以封闭巷道围岩。喷浆封闭围岩可有　效控制围岩的风化，为壁后充填注浆创造条件。③　全断面注浆加固。对硐室顶板和两帮围岩全面注　浆，以形成对锚固范围内的岩体的再加固。注浆后　浆液将周围松散破碎的部分围岩胶结为一体，提　高了岩体自身强度，有效地改变岩体的力学物理　性质，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。注浆加固后能使支　护体中的锚杆和锚索由普通的端头锚固转化为全　长锚固，它们共同将多层组合拱连成一个整体，共　同承载，提高锚固结构的锚固力和可靠性，保证支　护结构的稳定。注浆后由于组合拱厚度的加大，这　样又能降低在底板上的载荷集中度，有利于降低　底板岩石中的压力，减轻底鼓，从而提高了支护结　构的承载能力，扩大支护结构的适应性。④全断面　扎钢筋网浇注混凝土。在完成注浆后，全断面铺设　双层钢筋网，立模浇灌混凝土，同时浇灌硐室内的　胶带机头基础。使设备基础与巷道两底角连成整　体，可有效控制巷道底板变形，保证巷道整体支护　结构的稳定。　通过以上技术途径，形成由钢筋混凝土、锚　索、锚网喷支护和注浆加固组成的复合支护结构　形式，该结构具有整体稳定、较高的承载力和较强　的抗变形能力，能够满足硐室的长期稳定需要。　３硐室加固技术工艺及参数　预应力锚索采用　１８．９　ｍｍ钢绞线制作，锚索　长度为６．２５　ｍ，基本垂直于硐室（下转第６１页）