中空注浆锚索在软岩巷道中应用

工业技术　
！！　Ｑ：！！　
Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏＩＯｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　

中空注浆锚索在软岩巷道中应用①　

臧明甫　
（淮北矿业集团公司祁南煤矿　安徽宿州　２３４１　１　５）　

摘要：介绍在软岩巷道中空注浆锚索支护原理，施工参数确定及施工方法，通过与锚喷支护、锚架支护分析对比，论述中空注浆锚索支　
护优点及选择。　
关键词：煤矿　软岩巷道　中空注浆锚索　注浆　
中图分类号：Ｕ４　５　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７４－－０９８ｘ（２ｏ１１）０６（ｂ）一００６３－０１　

中空强力注浆锚索是软岩巷道支护中　
先进技术，是当今巷道支护技术的主要发　
展趋势，淮北矿业集团祁南煤矿２００９年以　来，积极引进中空强力注浆锚索，配合锚　杆，金属网、喷浆、注浆支护技术在巷道施　工中推广，服务于生产，特别在软岩巷道施　工中取得新的突破，取得了显著的安全效　益和经济效益。　８４采区人行上山为大跨度、大角度上　山且穿层施工，长度６５０ｍ。标高处于一３７０ｍ　至－５４０ｍ，岩层倾角８　～１８。，岩性主要以泥　（铝质）岩、砂岩、页岩和松软泥灰岩。岩性主　要特点是整体稳定性极差，滑面多，节理发　育较为明显，围岩强度低（岩体强度小于　２０ＭＰａ），属于软岩，遇断层多且地应力较　大，围岩变形位移量大。对后期安全生产和　掘进进度有较大影响。　１巷道支护　１．１支护方式选择　软岩支护设计必须采取卸压、让压与　加固围岩、提高围岩自身承载能力相结合　方法。采用Ｕ型棚支护，虽然承载能力高，可　缩性强，但巷道跨度大，施工困难，成本高，　且不能对巷道围岩提供主动支护作用，若　采用锚（网）喷配合普通锚索支护形式，虽然　是一种主动支护，但由于巷道地压大、跨度　大、软岩自身承载力弱，造成后期锚索、锚　杆出现不同程度失效，巷道变形破坏严重，　不得不进行修复。　中空强力注浆锚索采用锚索与深孔注　浆相结合的双重作用，以达到提高和改善　围岩力学性能、控制围岩变形的效果，在岩　层中形成一个强度更大的整体结构。中空　强力注浆锚索与锚杆、金属网、混凝土、围　岩一起构成“刚性梁”承受外来压力，通过　刚性梁将压力传到围岩深处，从而保证巷　道稳定。　１．２中空强力注浆锚索锚索支护机理　（１）注浆后能够将松软破碎的围岩胶结　成整体，提高岩体强度，实现了围岩本身作为　支护结构的一部分，从而保证巷道稳定性。　（２）利用注浆充填围岩裂隙，配合锚喷　支护，形成一个多层有效组合拱，即锚网组　合拱、锚杆压缩区组合拱及浆液扩散组合　拱，从而扩大了支护结构有效承载范围，提　高了支护结构整体性和承载力。　（３）中空强力注浆锚素集锚、注于一体，　索体为新型中空结构，内有注浆芯管，反向　注浆，可以封堵围岩，隔绝空气，防止围岩　风化，实现深度围岩加固和锚索全长锚固。　（４）通过对注浆锚索施加预紧力和对岩　体注浆，将顶板压力有效传递到围岩深处，　降低了两帮、底板产生的应力集中，有利于　控制两帮及底板变形，从而保证了．顶板的　稳定。　（５）中空强力注浆锚索其支护强度高、　预紧力高、锚固力大，实行了一体化快速安　装、承载，大大提高了支护系统的稳定性，　从根本上改善软岩巷道支护条件，保证了　安全生产。　２施工方案　为解决８４采区人行上山在软岩施工中　支护难点问题，结合祁南矿８４采区围岩的　实际情况，对设计依据进行了详尽分析，确　定采用以中空强力注浆锚素为主的锚、网、　喷联合支护。首先将锚杆配合钢筋网、喷浆　锚入顶、帮岩层中，有效控制巷道变形。其　次利用中空强力注浆锚索进行补强支护，　通过实现深孔注浆提高顶板整体强度、稳　定性。巷道设计为直墙拱型断面，净宽ｘ净　高＝４２００　ｘ　３６００ｍｍ。　２．１支护参数　（１）锚杆规格：型号为ＧＱ－－２２／２４００、材　质为无纵筋螺纹钢式树脂锚杆金属杆体，　采用２００　ｘ　２００ｍｍ新型托盘，每根锚杆采用　快速、中速各一卷Ｋ２９５０型树脂药卷加长锚　固；锚杆间排距９００　ｘ　９００ｍｍ。　（２）钢筋网：钢筋网由　６．５ｍｍ圆钢编　焊而成，规格为１５００　ｘ　１０００ｍｍ，网孔规格为　１００　ｘ　１００ｍｍ，钢筋网设计成挂钩式，搭接须　严实，相邻钢筋网铺设、搭接必须做到环环　相扣。　（３）混凝土喷厚：混凝土喷射厚度设计　１５０ｒａｍ，强度等级Ｃ２０。　（４）中空强力注浆锚索：规格为　２０．６　ｘ　６５００ｍｍ，采用４００　ｘ　４００ｍｍ大托盘，株排　距＝ｌ８００　Ｘ　２０００ｍｍ，每根锚索配置快速和中　速树脂锚固剂各２卷；锚索索体结构及所用　螺旋肋钢丝参数：９根由５周边丝＋　１０注浆　芯管，破断载荷为３３０ｋＮ，锁紧螺纹规格为　Ｍ３３　Ｘ　２。　（５）注浆参数：水灰配比１：０．７５～１：１，　注浆压力３．０ＭＰａ，水泥为４２５＃普通硅酸盐　水泥，采用ＡＣＺ—ｌ型添加剂，用量为水泥重　量的４％～６％。　２．２注浆锚索施工工艺　（１）钻孔：采用锚索钻机　３２钻头配合　２６钻杆进行钻孔，深度为６．５ｍ。　（２）装锚索及封孔：安装中空强力注浆　
锚索配合４根２９５０锚固剂使用，先装快速，　
后装中速。锚固剂用锚索送至孔底后边搅　
拌边推进，然后装上橡胶塞，保持与孔壁充　
分接触，树脂锚固剂凝固１小时后，方可进　
行张拉预紧上托盘工作；封孔深度不小于　
３００ｍｍ，保证注浆过程中不漏浆液。　
（３）注浆采用先进ＺＢＳＢ一５２～８／１Ｏ—ｌ５　
煤矿专用双液注浆泵，注浆时逐排逐孔、自　
下而上进行，两拱同时注浆、后中顶原则，　
保证每孔注浆质量。由于锚索安装后能立　
即承载，因此注浆可以安排在迎头后方一　
定范围内锚索一次性注完。　
（４）巷道变形量监测采用“十字”设置，　
测点布置牢固、可靠，定期进行观测、分析、　
总结。　．　

３支护效果分析　
通过定期对变形点收集原始数据分析，　
原支护两帮收缩速度３．６ｍｍ／ｄ，两帮最大位　
移量达１６０ｍｍ，两帮变形在４５～４８ｄ后逐渐趋　
于稳定；新支护两帮收缩速度２．Ｏｍｍ／ｄ，两帮　
位移量７０ｍｍ，两帮变形在３Ｏ～３５ｄ左右趋于　
稳定，两帮位移量最大值下降了５６％；原支　
护顶板收缩速度２．４ｍｍ／ｄ，顶板在４０～４２ｄ　
逐渐过度到稳定阶段，顶板最大下沉量　
９５ｍｍ，后期出现不同程度锚杆、锚索失效、　
炸皮放线现象；采用新支护顶板收缩速度　
１．４ｍｍ／ｄ，一个月后，顶板变形基本上趋于　
稳定，顶板最大下沉量４２ｍｍ，顶板位移量　
最大值下降了５５％。　
由变形对比分析可知，祁南矿８４采区　
人行上山由于受软岩影响，通过采用中空　
强力注浆锚索代替普通锚索，取得较好的　
支护效果，说明该项支护技术合理，能有效　
控制巷道变形及破坏，确保了安全生产。　

４结语　
（１）采用中空强力注浆锚索支护有利于　
巷道长期稳定，避免了后期的修复，产生的　
经济价值和安全价值不可估量。　
（２）通过中空强力注浆锚素在祁南煤矿　
的成功实践，表明在软岩巷道中采用此技　
术可有效提高围岩整体承载力，有效控制　
巷道变形，为软岩区巷道支护提供了借鉴　
经验　

①作者简介：臧明甫（１９６２一），男，安徽人，高级工程师，１９８３年毕业于淮南矿业学院采矿专业，现任淮北矿业股份公司祁南煤矿矿长。　
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