馮海麗

（潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031）

1 支護技術(shù)概況

在過特殊地質(zhì)構(gòu)造段時，有錨索被拉斷、退錨等現(xiàn)象。中空注漿錨索通過對普通錨索索體增加注漿芯管和改進錨索索具結(jié)構(gòu)實現(xiàn)錨固、索具預(yù)緊和注漿的一體化。目前，注漿加固按使用材料分為兩種：一種是顆料型無機（水泥類）漿材；一種是純液態(tài)有機化學(xué)漿材。FSS為兩種純液態(tài)化學(xué)漿的混合，混合漿能在注入煤巖層破碎帶或斷層破碎帶的煤巖體裂隙后迅速凝結(jié)，將松散、破碎的煤巖體膠結(jié)在一起，可比傳統(tǒng)的注水泥漿加固效果更為明顯。

1.1 注漿錨索

1）注漿錨索結(jié)構(gòu)。錨索采用新型中空結(jié)構(gòu)，中空管兼做注漿管。錨索索體采用高強度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲編絞而成,鋼絞線的主要特點是將壓延拉拔工藝處理后的半成品經(jīng)過一次塑性變形拉拔。索具采用錨索瓦片鎖具，配備油壓張拉千斤頂進行張拉，保證了錨索的初始錨固力，不至于在頂板來壓時出現(xiàn)退錨現(xiàn)象。中空注漿錨索主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2）注漿錨索支護機理。將錨索的支護作用與注漿加固的作用組合起來，共同作用于巷道圍巖，漿液滲透到鉆孔周圍較大范圍的煤巖體中，對出現(xiàn)松動的煤巖體產(chǎn)生粘結(jié)固化作用，從而改善圍巖的整體性，提高煤巖體的自撐能力，從而大大改善巷道支護效果。

3）注漿錨索特點。研究表明，采用高強度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲制成的錨索，錨固強度要比普通錨索提高15%以上，錨固延性可提高25%以上。再者，注漿錨索漿液凝結(jié)后能提高巖體內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量，能為桿體提供可靠的著力點，有效地提高圍巖的自身強度。漿液可以封堵圍巖裂隙、隔絕空氣、防止圍巖風(fēng)化，并能防止圍巖被水浸濕而降低圍巖本身強度。注漿后能使作用在頂板上的垂直載荷有效地傳遞到兩幫，同時由于組合拱厚度的加大，又能減小作用在底板上的荷載集中度，從而減小底板的應(yīng)力集中。

表1 中空注漿錨索主要技術(shù)參數(shù)

1.2 FSS化學(xué)漿

1.2.1 FSS加固原理

FSS化學(xué)加固材料是由A、B兩種液態(tài)成份組成，以體積比1：1混合后的化學(xué)漿在泵壓的作用下，注入斷層破碎帶的煤巖體裂隙中，漿液會形成以擴散孔口為中心，呈球型樹根狀向四周滲透和擴散，并靠材料自身發(fā)泡、膨脹的推動下，滲透到圍巖的深部微細裂隙內(nèi)，漿料化學(xué)膠凝后將松散煤巖體膠結(jié)在一起，起到擠壓充填、粘接補強的作用，并有一定塑性變形能力。FSS化學(xué)加固材料主要性能指標如表2所示。

表2 FSS化學(xué)加固材料主要性能指標

1.2.2 FSS化學(xué)漿與傳統(tǒng)水泥漿的比較

相比傳統(tǒng)水泥漿，F(xiàn)SS化學(xué)漿具有以下優(yōu)點：①水泥漿水灰比太高，現(xiàn)場施工時用水量為水泥重量的50～60%，多余的水在水泥凝結(jié)中形成大量的孔隙和氣泡，導(dǎo)致水泥硬化后強度下降。FSS化學(xué)漿為A、B化學(xué)產(chǎn)物，不會產(chǎn)生多余水分。②水泥漿流動性和可泵性差，注漿阻力大，對注漿泵、風(fēng)壓要求較高。FSS化學(xué)漿為兩種液態(tài)料，注漿泵站壓力5MPa，就能達到要求。③水泥漿粒度大，漿液難以注入細小裂隙或孔隙中，擴散半徑小,并在攪拌過程中容易離析和沉淀。注射FSS化學(xué)漿擴散半徑大，充填效果好。

2 現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析

圖1 巷道布置平、剖面示意圖（/mm）

1）工程原有概況。某礦南翼東回風(fēng)大巷掘進中揭露Fw107正斷層，斷層走向北偏東55°，傾角∠35°，H=3.5m，斷層示意圖見圖1。巷道原支護采用錨網(wǎng)索噴+梯子梁支護。通過Fw107斷層期間，在原設(shè)計基礎(chǔ)上對斷層前后20m范圍內(nèi)，架設(shè)一梁三柱木板棚補強加固，棚梁大板規(guī)格長×寬×厚為5500 mm×200×200mm，棚腿圓木規(guī)格φ200mm×4000 m，棚間距1000mm。南翼東回風(fēng)大巷原支護參數(shù)見表3，原支護斷面示意圖見圖2。巷道施工至斷層前15m時，頂板圍巖開始明顯破碎。施工過斷層面20 m時，巷道頂板出現(xiàn)明顯下沉，架設(shè)的木棚伴有大板開裂、棚腿傾斜現(xiàn)象，離層儀進入紅區(qū)等說明原支護設(shè)計不能滿足支護要求。

2）支護參數(shù)調(diào)整。要在斷層面前后40 m范圍內(nèi)補打注漿錨索，錨索規(guī)格φ22 mm×8 300 mm，3/4交叉布置，間排距1 400 mm×1 600 mm，均勻分布在原有兩排錨索之間，錨固力不小于200 kN，每根錨索使用一支K2335+兩支Z2360樹脂錨固劑，每打設(shè)30根錨索集中注FSS化學(xué)漿一次。

表3 南翼回風(fēng)東大巷原支護參數(shù)一覽表

圖2 南翼東回風(fēng)大巷巷道斷面支護示意圖（/mm）

3）應(yīng)用效果。利用注漿錨索加固，錨索中上部的漿液能夠深入巖層較深破碎帶，較高強度的錨索索體使斷層面以下的煤巖牢牢地懸吊在斷層上方巖層上。與傳統(tǒng)的錨網(wǎng)索噴+梯子梁支護相比，錨索注漿支護技術(shù)能將破碎圍巖膠凝成一個穩(wěn)定的整體，達到有效支護目的，有效地控制了圍巖變形，抑制了頂板下沉，具有明顯支護效果。注漿加固前、后的巷道圍巖變形監(jiān)測圖，見圖3和圖4。

圖3 注漿前巷道圍巖變形監(jiān)測圖

圖4 注漿后巷道圍巖變形監(jiān)測圖

3 結(jié)束語

錨網(wǎng)索噴+梯子梁支護在遇到地質(zhì)構(gòu)造支護效果很差時，通過基于FSS化學(xué)材料的錨固注漿錨索支護技術(shù)形成的新型支護體系在支護效果、施工速度、施工難度等方面有著明顯優(yōu)勢，實現(xiàn)了頂板的整體性、穩(wěn)定性，錨固頂板的厚巖梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能得到了充分發(fā)揮，有效控制了頂板下沉，能為今后掘進巷道過易破碎大斷層提供新思路、新方法。

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