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        破碎圍巖巷道注漿錨索支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

        2016-05-18 07:44:38張殿振
        中國煤炭工業(yè) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:錨桿圍巖效果

        文/張殿振 顏 磊

        破碎圍巖巷道注漿錨索支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

        文/張殿振 顏 磊

        煤礦巷道托頂煤、復(fù)合頂板、過老巷等頂板維護(hù)較為困難,尤其受采動影響的巷道、軟弱巖層和破碎帶,由于巷道位于不穩(wěn)定巖體中,巷道圍巖的“擠、壓、鼓”現(xiàn)象更為嚴(yán)重,使得圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性差,采用常規(guī)的錨桿、錨索進(jìn)行支護(hù),支護(hù)效果不理想,后期需擴(kuò)修復(fù)棚加固,綜合投入較大。2016年,山東能源新礦集團(tuán)孫村煤礦分別在 2416回風(fēng)巷、2420運(yùn)輸巷、21122回風(fēng)巷、2216運(yùn)輸巷等地點(diǎn)對注漿錨索支護(hù)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn),截至10月份,累計使用注漿錨索16026套,支護(hù)巷道 15610米。該技術(shù)代替了普通錨索+架棚支護(hù)方式,一次支護(hù)一次成型,節(jié)約了二次支護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的成本,實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全型支護(hù),總體效果顯著。

        一、原巷道支護(hù)方式及缺陷

        1.原來巷道采用錨網(wǎng)帶支護(hù)配合普通錨索加固,隨著壓力增加,巷道頂幫移近量較大,最后復(fù)棚加固。

        2.巷道托頂煤、過斷層施工時前后5米復(fù)棚加固。

        3.復(fù)棚加固成本較高,復(fù)棚時打破正常生產(chǎn)組織,降低了施工效率。

        二、注漿錨索支護(hù)技術(shù)原理

        1.采用注漿錨索注漿,可以利用漿液封堵圍巖裂隙,隔絕空氣,防止圍巖風(fēng)化,且能防止圍巖被水浸濕而降低圍巖本身強(qiáng)度。

        2.和普通錨索有著相同的施工安裝工藝,注漿錨索核心技術(shù)就是注漿二次加固,利用高壓泵,把破碎圍巖的縫隙和孔體充實(shí);注漿后漿液將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體,提高了巖體強(qiáng)度和內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角及彈性模量,從而提高了巖體強(qiáng)度,可以實(shí)現(xiàn)利用圍巖本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分,且與原巖形成一個整體,使巷道保持穩(wěn)定而不易破壞。

        3.利用注漿錨索注漿充填圍巖裂隙,配合錨網(wǎng)支護(hù),可以形成一個多層有效組合拱,即錨網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱及漿液擴(kuò)散加固拱,從而擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍,提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。

        4.注漿后使得作用在頂板上的垂直載荷能有效地傳遞到兩幫,通過對幫的加固,又能把荷載傳遞到底板;同時由于組合拱厚度的加大使得作用在底板上的荷載集中度降低,從而減小底板巖石中的應(yīng)力,減弱底板的塑性變形,減輕底臌;且底板的穩(wěn)定,有助于兩幫的穩(wěn)定,在底板及兩幫穩(wěn)定的情況下,又能保持頂板的穩(wěn)定。

        三、注漿錨索支護(hù)工藝要點(diǎn)

        1.布置方式

        注漿錨索布置方式可根據(jù)頂板巖性不穩(wěn)定程度,選擇不同布置方式。復(fù)合頂板、托頂煤、過斷層以及壓力區(qū)施工可選擇 “一排錨桿+一排錨索”,頂板破碎離層嚴(yán)重頂板可采用全錨索支護(hù)。

        2.注意事項(xiàng)

        (1)嚴(yán)格按照步驟安裝止?jié){塞,利用推管將止?jié){塞送到指定位置,擠壓止?jié){塞,止?jié){塞變形變粗與孔壁接觸緊密,起到防止漏漿效果。

        (2)注漿漿體采用32.5MP普通硅酸鹽水泥,水灰比1∶1.5,漿液中摻加ACZ-1水泥注漿添加劑,添加量為水泥重量的8%。水泥注漿添加劑具有早強(qiáng)劑、超塑化劑、微膨脹成分等,使水泥基錨注加固注漿材料具有較好的早強(qiáng)與高強(qiáng)、自流態(tài)、微膨脹和耐久性等優(yōu)良性能,從而改善錨注加固的效果。

        (3)注漿方式根據(jù)頂板破碎程度而定,可以當(dāng)班安裝當(dāng)班注漿,也可滯后注漿。

        四、注漿錨索使用效果

        1.支護(hù)效果

        為進(jìn)一步驗(yàn)證支護(hù)效果,分別在孫村煤礦2416回風(fēng)巷、2420運(yùn)輸巷設(shè)點(diǎn)檢測,對注漿錨索支護(hù)與普通錨網(wǎng)索支護(hù)及復(fù)棚加固等支護(hù)效果進(jìn)行對比分析。頂板離層情況使用頂板離層儀測試,頂?shù)装逡平颗c兩幫移近量采用 “十字”測點(diǎn)法測試,檢測總移近量,結(jié)果見表1、表2。

        表1 2416回風(fēng)巷觀測總的移近量數(shù)據(jù)整理表

        表2 2420運(yùn)輸巷觀測總的移近量數(shù)據(jù)整理表

        通過對觀測數(shù)據(jù)對比分析可知:

        2416回風(fēng)巷使用注漿錨索,相比普通錨網(wǎng)索支護(hù),頂?shù)装逡平拷档?0%,兩幫移近量降低了62.5%。相比復(fù)棚加固,頂?shù)装逡平拷档?3.5%,兩幫移近量降低了62.5%。

        2420運(yùn)輸巷使用注漿錨索,相比普通錨網(wǎng)索支護(hù),頂?shù)装逡平拷档?4%,兩幫移近量降低了76.2%。相比復(fù)棚加固,頂?shù)装逡平拷档?0.6%,兩幫移近量降低了75.6%。

        綜合數(shù)據(jù)分析,使用注漿錨索加固后,對頂板加固效果明顯,頂板圍巖穩(wěn)定,整體力學(xué)性能顯現(xiàn),減少了兩幫水平應(yīng)力,使巷道整體變形降低達(dá)到70%左右,效果明顯。

        2.經(jīng)濟(jì)效益

        錨桿支護(hù)巷道采用注漿錨索加固,一般按間隔一排布置3根錨索支護(hù);采用復(fù)棚加固,則按照每兩排復(fù)一架棚。按注漿錨索每套172.65元,平均每根錨索注1袋水泥,每袋水泥15元,工字鋼棚每架1200元,半圓木每根 12元,每架棚用半圓木15根,則每兩排減少費(fèi)用為:(1200+12×15)-(172.65+15) ×3=817.05元。

        由此可見,采用注漿錨索加固比采用復(fù)棚加固費(fèi)用大大降低,減少了整體支護(hù)成本。

        3.人工工效

        采用復(fù)棚加固方式,巷道斷面往往需要改變;同時,施工人員抬運(yùn)棚、挖腿窩、穿頂腰幫并固定棚,需要人員多,施工工序較復(fù)雜。而采用注漿錨索加固,因注漿錨索施工工藝與錨桿施工工藝相同,雖增加了注漿,工序相對簡單,需用人員少。另外,原來深部破碎圍巖施工,巷道后期修復(fù)臥底工作量大,使用人員多。注漿錨索注漿加固形成二次加固,巷道變形量大幅下降,巷道不再進(jìn)行修復(fù),減少了后期工作量,提高了人工工效。

        五、結(jié)語

        1.孫村煤礦分別通過在2416回風(fēng)巷、2420運(yùn)輸巷等地點(diǎn)對注漿錨索支護(hù)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果表明,該技術(shù)代替了普通錨索+架棚支護(hù)方式,一次支護(hù)一次成型,節(jié)約了二次支護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的成本,提高了支護(hù)強(qiáng)度,總體效果顯著。

        2.今年以來,孫村煤礦支護(hù)成本降低30%,綜合單進(jìn)提高近1/4,人均進(jìn)尺同比提高5%。目前注漿錨索已申請國家專利,取得了煤安標(biāo)志,并成立了注漿錨索廠,具備了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作、批量化生產(chǎn)的條件,為大面積推廣奠定了基礎(chǔ)。

        (作者單位:山東能源新礦集團(tuán)孫村煤礦)

        (責(zé)任編輯:龐永厚)

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