金希武 任金龍

0 引言

隨著大規(guī)模的礦山開采和采深的加大，深部高應(yīng)力極軟巖巷道支護(hù)問題日益突出，如淮北、淮南、龍口、徐州、鐵法、肥城、棗莊等地區(qū)的礦區(qū)。深部高應(yīng)力極軟巖巷道一般具有:1)巷道埋深大、受采動影響或構(gòu)造應(yīng)力大;2)圍巖松軟破碎、流變性大;3)來壓時間快、初期變形量大、持續(xù)時間長;4)圍巖遇水易于崩解、強度急劇降低等特點。如采用不適當(dāng)?shù)木S護(hù)措施，巷道圍巖變形愈加劇烈，最終將導(dǎo)致巷道破壞，探索高應(yīng)力極軟巖巷道合理支護(hù)方式成為亟待解決的重大問題。本文提出了以內(nèi)注漿錨桿為核心的錨注支護(hù)體系，以解決深部高應(yīng)力極軟巖巷道支護(hù)難題。近幾年來，對軟巖巷道、不良巖層巷道、軟弱圍巖巷道錨注支護(hù)問題進(jìn)行了研究和工程實踐，取得了豐碩的成果。在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷的探索和實踐，成功地將錨注支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于支護(hù)十分困難的深部高應(yīng)力極軟巖巷道，較好地解決了這類巷道的支護(hù)問題。

1 錨注支護(hù)體系

與砌碹、金屬支架等被動支護(hù)相比，錨桿支護(hù)最大的優(yōu)越性在于能及時主動地支護(hù)圍巖，但錨桿支護(hù)的錨固力很大程度上取決于所錨巖體的力學(xué)性能。在深部高應(yīng)力極軟巖巷道，圍巖的可錨性較差是造成錨桿錨固力低和失效的重要原因。錨注新型支護(hù)技術(shù)巧妙地將錨桿和注漿結(jié)合起來，利用錨桿兼作注漿管，實現(xiàn)“錨注一體化”?？筛鶕?jù)具體的圍巖條件，選擇如下相應(yīng)的錨注支護(hù)體系:1)錨、網(wǎng)、噴、注聯(lián)合支護(hù):用于圍巖極為破碎的情況下，巷道掘進(jìn)或翻修時，采用這種支護(hù)體系。2)錨、網(wǎng)(帶或繩)、梁、噴、注聯(lián)合支護(hù):這種支護(hù)體系是頂板采用錨、梁、噴支護(hù)，兩墻采用錨、網(wǎng)(帶或繩)、噴、注聯(lián)合支護(hù)。主要是針對巷道頂板含有強膨脹性蒙脫石或頂板易冒落而采取的措施。3)錨、帶(繩)、噴、注聯(lián)合支護(hù):用錨桿固定鋼筋帶或鋼絲繩、鋼筋帶或鋼絲繩將單體錨桿連接起來，發(fā)揮群體錨桿作用，亦稱“組合錨桿體系”，然后噴混凝土、注漿，進(jìn)一步提高支護(hù)能力。4)專門設(shè)計的支護(hù)體系:對于一些機電硐室、與井筒相連的馬頭門等，不能全面翻修，只能一次性加固時，采用較大直徑、較長錨桿、較粗鋼筋帶與注漿錨桿注漿相結(jié)合的支護(hù)體系。5)底臌處理:除遇水泥化或無法在巷道底板打注漿孔時，一般都采用注漿錨桿，或注漿錨桿與組合錨桿聯(lián)合支護(hù)，能有效地提高底板強度，防止底臌或減小底臌量。另采用加長底角錨桿及底角注漿錨桿，也能有效地控制巷道底臌。

2 錨注支護(hù)應(yīng)用

國投新集能源股份有限公司口孜東煤礦位于阜陽市潁東區(qū)東南25 km處，第一水平位于－967 m，屬千米深井。－967 m水平等候室東通道巷道全長48.5 m，巷道坡度為1.1‰，設(shè)計為錨網(wǎng)噴支護(hù)。受礦壓及地質(zhì)條件的影響，局部巷道頂板開裂，底板鼓起，采用適合深部高應(yīng)力下極軟巖巷道特點的錨注支護(hù)體系。

2.1 注漿材料

注漿錨桿采用6分焊管制作，鋼管直徑22 mm，壁厚為3 mm。淺孔注漿錨桿長1 600 mm，深孔注漿錨桿長2 000 mm，淺孔錨桿桿體上每隔150 mm，深孔錨桿桿體上每隔200 mm，按T字形梅花布置φ5 mm注漿孔;端部車70 mm的絲扣，制作M20螺紋。終端加工成扁狀，以增加注漿出口壓力。在注漿錨桿外段200 mm處纏繞棕繩(棉絲)，將其裝入眼孔，管頭外露不大于50 mm，用水泥或礦用樹脂藥卷封眼口，封堵嚴(yán)實，以防脫錨。

注漿材料以單液水泥漿為主，注漿水泥采用普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.7∶1或1∶1。若單孔注漿壓力小，注漿量稍大，也可在單液水泥漿中加入水泥量的15%～20%水玻璃與其均勻攪拌注入，以節(jié)約材料，降低成本。

2.2 注漿參數(shù)

1)注漿鉆孔的規(guī)格:注漿鉆孔的間排距:1 600 mm×1 600 mm，根據(jù)巖性間排距可放大或縮小200 mm。

2)注漿管外露不超過50 mm。

3)鉆孔角度:巷道底腳注漿錨桿與巷道底板成30°～45°角，底腳錨注孔位與巷道底板距離不大于0.5 m，其余注漿錨桿均與巷道周邊輪廓垂直布置，最小角度不小于75°。

4)注漿孔直徑32 mm，淺孔孔深2 000 mm，深孔孔深2 500 mm。

5)注漿擴(kuò)散半徑及注漿壓力:a.注漿擴(kuò)散半徑:注漿擴(kuò)散半徑按巷道圍巖裂隙考慮，取3.5 m～5.0 m。b.注漿壓力:注漿壓力頂板為3 MPa，幫部為2 MPa，底板為2 MPa。

6)漿液配制:a.水泥漿的配制。配制水泥漿時，按設(shè)計配合比配制，力求加料嚴(yán)格準(zhǔn)確，并攪拌均勻。b.現(xiàn)場每桶漿液配制。攪拌桶容積0.25 m3，滿桶時:用水188 kg、水泥4袋;桶2/3處:用水167 kg、水泥3袋。

2.3 注漿工藝

采用單、雙排孔間排交錯的聯(lián)合布置，按間排距1 600 mm×1 600 mm布置注漿孔，注漿孔深度淺孔選 2 000 mm，深孔選2 500 mm。先施工單排淺孔，間隔24 h后，再施工雙排深孔。巷道底腳注漿孔口管與巷道底板成30°～45°角，其余孔口管均與巷道周邊輪廓成垂直布置。

對幫、頂及底板進(jìn)行間隔式單、雙排孔注漿作業(yè)時，先按排距3.2 m打單排淺孔注漿，每排布置7根錨注管，注漿結(jié)束后再在兩單排淺眼中間重新間隔3.2 m打雙排深孔復(fù)注深孔，每排為7根錨注管。注漿順序:自下而上逐排進(jìn)行，先注排號為1，3，5，7后注2，4，6;底板布置3根1 600 mm錨注管，注漿順序為從兩邊到中間。

2.4 技術(shù)質(zhì)量要求

1)注漿質(zhì)量要求。a.注漿孔施工技術(shù)要求。施工注漿孔時，嚴(yán)格按照設(shè)計間排距布置，間排距誤差控制在±100 mm以內(nèi)，孔深誤差控制在±100 mm范圍以內(nèi)，幫、頂部錨桿角度不小于75°，底腳錨注管與幫部成30°～45°角。b.漿液制作及注漿技術(shù)要求。漿液制作時，嚴(yán)格掌握注漿參數(shù)、漿液配比、水灰比和注漿終壓，滿足設(shè)計要求。c.壓水實驗。每孔終孔測水后接通輸漿管路進(jìn)行壓水試驗，壓力由小到大逐步升壓到終壓或注清水1 min。

2)注漿作業(yè)的質(zhì)量管理。a.組織成立技術(shù)工種專業(yè)隊伍。注漿設(shè)備由專人負(fù)責(zé)。負(fù)責(zé)觀察和控制注漿壓力及注漿泵的操作和日常維修工作。注漿孔內(nèi)注漿由專人負(fù)責(zé)，負(fù)責(zé)裝卸錨桿與注漿泵出漿管的連接，以觀察并處理滲漿和漏漿。其余工種配合注漿工作，確保其施工質(zhì)量。b.加強注漿作業(yè)的質(zhì)量管理。注漿作業(yè)中，其注漿量的大小，注漿質(zhì)量的好壞均具有隱蔽性強的特點。因此，質(zhì)量控制的日常管理工作尤為重要。要求專人負(fù)責(zé)對注漿孔號，注漿壓力，注漿量做好原始資料記錄和整理，以便于以后分析和評估注漿效果。

3)注漿效果檢查。工程結(jié)束后，采用打孔注漿進(jìn)行耐壓試驗，幫部、頂部、底板都進(jìn)行均勻布點，每30 m布置一組，孔深2 m，安裝1.6 m注漿管進(jìn)行壓力測試，壓力達(dá)到3 MPa時停機并關(guān)閉球閥，這時壓力不明顯降低，巷道四周不滲水為合格品。

4)出現(xiàn)跑漿時，主要采用下述方法進(jìn)行處理:a.提高漿液的濃度，進(jìn)行間歇注漿;b.采用雙液漿的處理方法;c.對跑漿處可視具體情況用棉紗打釬或者干水泥塞堵裂縫，如遇大面積跑漿時，對該處進(jìn)行挖補修復(fù)，待養(yǎng)護(hù)凝固，有一定強度后，在附近打眼注漿。

3 技術(shù)效果分析

主要是根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測，其中包括:巷道支護(hù)收斂變形，底臌，圍巖深部位移，錨桿拉拔試驗，錨桿軸向力測定，噴層厚度，噴層受力量測。利用測桿、測槍等進(jìn)行兩幫移近量、頂板下沉及底臌的量測。結(jié)果表明錨注支護(hù)技術(shù)的采用，有效地預(yù)防了由于巷道來壓導(dǎo)致的巷道破壞，有效地提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力，有效地控制了深部高應(yīng)力極軟巖巷道的大變形，延長巷道的服務(wù)年限，減少了二次修復(fù)次數(shù)，保證了巷道的穩(wěn)定和礦井的正常生產(chǎn)。

4 結(jié)語

1)錨注支護(hù)為改善巷道的維護(hù)狀況、進(jìn)一步降低支護(hù)成本、實現(xiàn)高產(chǎn)高效提供了一種新的技術(shù)保障手段，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。2)錨注支護(hù)廣泛應(yīng)用于不同類型的不穩(wěn)定和極不穩(wěn)定巷道支護(hù)，通過錨桿加注漿增強圍巖自身的支撐能力，達(dá)到控制圍巖變形來保持不穩(wěn)定頂板的穩(wěn)定。實踐證明采用合理的錨注支護(hù)參數(shù)后，巷道維護(hù)效果良好。

錨注支護(hù)技術(shù)的研究應(yīng)用與采用型鋼支架支護(hù)相比，創(chuàng)造了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、社會效益。在大埋深高應(yīng)力條件下的巷道錨注支護(hù)技術(shù)的研究應(yīng)用，拓寬了錨桿支護(hù)的應(yīng)用范圍，圍繞煤礦生產(chǎn)主戰(zhàn)場，降低消耗，提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)的迅速發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

[1]程 磊，許 巖.動壓巷道圍巖治理與穩(wěn)定性評價[J］.山西建筑，2009，35(7):100-101.