潘一矿东区：大直径中空注浆锚杆、索

1、潘一矿东区中空注浆锚杆、大直径中潘一矿东区中空注浆锚杆、大直径中 空注浆锚索及新型改良树脂锚固锚杆空注浆锚索及新型改良树脂锚固锚杆 现场应用情况介绍及经验交流现场应用情况介绍及经验交流 潘一矿东区 一、树脂药卷式中空注浆锚杆（改进后）一、树脂药卷式中空注浆锚杆（改进后） 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 四四、新型锚杆、锚索试验意义、新型锚杆、锚索试验意义 三、三、改良树脂全长锚固锚杆改良树脂全长锚固锚杆 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 1 1、试验地点、试验地点选定选定 为了进一步推广锚注支护技术，加大淮南矿区锚注支护 范围，改善

2、优化井下高应力巷道支护条件，在中空锚注锚索 试验成功的基础上，淮南矿业集团相关部门进一步研究探索， 以求在更大范围内提高淮南矿区深井高应力巷道支护水平。 根据淮南矿业集团统一安 排，树脂药卷式中空注浆锚树脂药卷式中空注浆锚 杆杆工业性试验选择在潘一矿潘一矿 东区东区- -842m842m东翼东翼1#1#回风大巷回风大巷 进行。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 2 2、新型锚杆试验意义、新型锚杆试验意义 注浆压力是普通锚注体系的2倍以上 支护强度是以往普通锚注支护强度的3倍以上 支护阻力是以往普通锚注3-10倍 新型高强锚注体系已经 与以往的普通锚注体系 不可同日而语，这是

3、此 次试验新型中空锚注锚 杆的可行性与必要性之 所在。 3 3、中空注浆锚杆参数及支护方案、中空注浆锚杆参数及支护方案 （1）锚杆规格 中空锚注锚杆长度2500mm，直径25mm。 （2）间排距 中空锚注锚杆间距800mm，排距800mm，每排15根， （3）布置方式 拱部正顶布置1根中空锚注锚杆，其余按放射状由正顶 依次向拱肩、帮部对称布置，保证锚杆均垂直岩面布置，拱 脚处的锚杆距离巷道底板不得大于800mm。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 注浆锚杆支护注浆锚杆支护方案图方案图 4 4、中空注浆锚杆安装施工、中空注

4、浆锚杆安装施工 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 钻孔 插入锚注锚杆 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 搅拌树脂锚固剂 拧紧螺母产生预 应力 注浆 5 5、中空注浆锚杆注浆、中空注浆锚杆注浆 5.15.1注浆时机的把握注浆时机的把握 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 由于目前注浆工艺和设备的复杂性，注浆难以和迎 头的掘、支施工同时进行，而必须滞后一定距离，随 工作面推进而前进。 岩石是一种流变材料，巷道开挖后其内部的应力 重新分布有一个过程，其原生节理节理裂隙的扩张 及次生裂隙的形成、发育也需要一个过程。 这个过程，决定了通过注浆从围

5、岩内部对其进行 加固需要滞后开挖一定时间，以便围岩内部形成供 浆液向钻孔周围扩散的路径从而获得比较好的加固 效果。 由于以上原因，需 要滞后巷道掘进迎 头锚注，滞后距离 约为20m。 5.25.2注浆施工机具的选择注浆施工机具的选择 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 考虑到工人已经 熟悉，故本次强力 锚注试验继续使用 潘一矿东区现有的 电动液压注浆泵和 配套的电动浆液搅 拌机，注浆终了压 力不低于10MPa。 注浆时间隔12 排交替注浆。 ZBY-3/16-22型电动双液注浆泵 5 5、矿压观测结果、矿压观测结果 潘一矿东区-842m东翼1#回风大巷采用树脂药卷式 中空注浆

6、锚杆施工期间，进行了钻孔窥视、深部位移 观测、巷道表面位 移收敛等矿压监测 、观测工作，测站 布置如图所示。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 5.15.1、钻孔窥视仪观察、钻孔窥视仪观察 帮部深度1m3m区段内可见多条裂隙发育带，完整性较 差，帮部超过3m范围后岩性为泥岩，但相对比较完整，未见 裂隙发育。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 顶板顶板1m1m处围岩裂隙发育处围岩裂隙发育 顶板顶板2m2m处围岩节理发育处围岩节理发育顶板顶板6m6m处围岩完整、无裂处围岩完整、无裂 隙发育隙发育 5.25.2、深部、深部位移观测位移观测 1、未进行全长锚注加

7、固区段内，-842东翼1#回风大巷巷 道顶板下沉量为80mm，帮部偏移量为90mm； 2、通过观察发现巷道围岩浅部基点数据与深部基点相差浅部基点数据与深部基点相差 不大不大，且巷道在三个月时间内监测数据变化幅度较大，之后 出现相对稳定，说明-842东翼1#回风大巷围岩变形以3m3m内浅内浅 部离层变形为主部离层变形为主，巷道变形剧烈期在3个月左右； 3、全长锚注加固试验巷道区段围岩在5个月时间内顶板 下沉量仅为仅为30mm30mm，帮部偏移量为为40mm40mm，分别为未全长锚注加 固段巷道变形量的巷道变形量的37.5%37.5%和和44.444.4% %。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂

8、药卷式中空注浆锚杆 5.35.3、巷道表面位移观测、巷道表面位移观测 该表面位移观测采用“十字断面法”收集表面收敛数据。 如下图所示，通过对比可以看出锚注支护效果，在未锚注支 护强度巷道内，围岩变形量随时间推移不断加大，五个月内， 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 未锚注支护强度巷道表面位移观未锚注支护强度巷道表面位移观 测曲线测曲线 锚注支护区段巷道表面位移观锚注支护区段巷道表面位移观 测曲线测曲线 注浆日期 顶板下沉量达125mm，两帮移近量达195mm，且变形速率没有 衰减的趋势，表明巷道仍处在不稳定阶段。 在全长锚注支护巷道区段内，在对中空注浆锚杆注浆前 一个月时间

9、里，两帮变形量为43mm，平均速度1.5mm/d，顶 板下沉量30mm，平均速度1mm/d；采用中空注浆锚杆支护并 注浆完成四个月时间内，两帮移近量仅为两帮移近量仅为22mm22mm，顶板下沉量顶板下沉量 20mm20mm，且变形速率随时间推移呈现明显下降趋势，说明利用 树脂药卷式中空注浆锚杆对巷道的锚注支护有效的维护了巷 道稳定。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 6 6、工业性试验工业性试验意义意义 -842东翼1#回风大巷围岩强度低、埋深大，地压大，对于此类高应 力软岩巷道的支护采用传统的支护方式难以保证巷道的正常使用，通常 在掘进迎头50m后，喷浆层开裂严重，随之顶

10、板下沉、底板底臌，两帮偏 移，铺设的轨道出现明显歪斜，影响到正常使用，其持续发展不仅造成 巷道围岩进一步松动破坏，加剧巷道断面收缩，引起支护体系发生整体 破坏，形成恶性循环。 采用中空锚注锚杆加固高应力软弱围岩巷道，改变-842东翼1#回风 大巷原有支护方式，是对深井不同地质条件下的新的技术途径，同时也 检验了新型中空锚注锚杆在淮南矿区井下广泛存在的软弱岩层控制的适 用性，通过潘一矿东区中空锚注锚杆工业性试验取得了很重要的成果和 宝贵的经验。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 7 7、中空注浆锚杆试用改进意见中空注浆锚杆试用改进意见 通过对现场锚杆组装、安装过程、锚杆锈蚀情

11、况、拉拔 力试验情况进行总结分析，我矿对锚杆提出以下改进建议： （1）存在锚杆体孔内的销钉占据了部分注浆孔内空间， 增加了注浆阻力。建议使用带有垫片的阻尼螺母。 （2）止浆塞直径、长度偏小，现场施工中冲击钻打出的 孔口呈喇叭状或不规则的，最大处直径达到54mm，无法阻止 浆液流出。 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 一、树脂药卷式中空注浆锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆 （3）锚杆生锈较严重，一天后锚杆表面完全锈蚀成红 色，应采取主动防锈措施。 （4）锚杆尾部增加丝堵或其他保护措施，防止喷浆堵 塞注浆口。 我矿人员在进行中空注 浆锚杆拉拔试验 1 1、施工地点、施工地点 大直

12、径中空注浆锚索地锚注浆加固试验地点选 在潘一矿东区-848m东翼轨道大巷中进行，试验段长 度为60m，于2013年2月 开始施工。 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 中空注浆锚索底板加 固试验段 2 2、研究现状、研究现状 针对淮南矿区埋藏深、底板应力高、变形大，传 统锚索难以适应剧烈大变形的支护现状，淮南矿业 集团急需高强度、高刚度、大变形的新型锚索，在 参照目前国内外锚杆支护材料性能的基础上研究适 用于淮南矿区的高强支护材料，29大直径中空锚 注锚索及附件和与其配套施工机具的研制被提上日 程。 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚

13、索在地锚中的应用 3 3、大直径中空注浆锚索性能参数、大直径中空注浆锚索性能参数 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 29mm的中空锚注锚索由9根 7mm的螺旋肋钢丝组成 每根7mm的螺旋肋钢丝的最小破 断力为64.3KN 29mm的中空锚注锚索最小破断 力为578.7KN（或29中空注浆锚 索最小破断载荷为59.1T），称作 60T级中空注浆锚索 序号序号名称名称参数参数 1钢丝公称直径（mm）7.0 2锚索索体直径（mm）29 3锚索长度（mm）5300 4安装孔径（mm）38 5破断强度（MPa）1670 6屈服强度（MPa）1500 7延伸率5%

14、8破断力（KN）600 9树脂锚固长度（mm）10001500 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 2929中空锚注锚索主要技术参数中空锚注锚索主要技术参数 中空注浆锚索索体由三部分组成，上部实心段用于搅拌树 脂实现端锚；中间段内有软性芯管，便于锚索弯曲和注浆， 中间段与上部实心段具有出浆口；锚索尾部为紧固段。 中空中空注浆注浆锚索的断面图锚索的断面图2929张拉锁紧锚注锚索实物图张拉锁紧锚注锚索实物图 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 4 4、大直径中空注浆大直径中空注浆锚索支护锚索支护方案方案 29中空锚注锚索在

15、巷道底板布置方式“3-3”，在距离两帮1000mm的巷道 底板分别进行安装施工，间排距为20001500mm，中间“3-3”布置浅空注浆， 间排距为20001500mm 。如下图所示。深孔注浆72小时后，采用36U型钢梁将每 排2根锚索组合，然后上小托板、锁具张拉锚索。 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 29中空锚注锚索在 巷道底板布置方式 5 5、新型巷道底板中空锚索注浆加固工艺、新型巷道底板中空锚索注浆加固工艺 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 原注浆方案存在问题原注浆方案存在问题 、封孔采用水泥砂 浆+棉纱容

16、易造成封 孔不严，导致跑浆、 漏浆； 、采用水泥砂浆+ 棉纱封孔的传统封孔 方式，在反作用力作 用下，容易出现顶出 锚索现象，造成锚索 注浆加固失败 、采用花管进行正 向注浆，锚索孔内的 残余空气、积水在正 向注浆压力的作用下 形成反作用力，导致 注浆孔注不实，锚索 形成不了全长锚固； 、花管正向注浆产 生的反作用力同注浆 泵产生的注浆压力相 等，从而造成注浆压 力无法太大，形成不 了高强锚注（注浆终 孔压力35MPa）， 导致底板治理效果大 打折扣。 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 中空注浆锚索中空注浆锚索+专用橡胶止浆塞的底板专用橡胶止浆塞的底板

17、锚索注浆新工艺锚索注浆新工艺优点优点 、中空锚索自带 端头出浆孔，注浆 为反向注浆方式， 不产生气穴，浆液 充填严实，能很好 的形成全长锚固； 、采用专用橡 胶止浆塞+水泥砂 浆封孔形式，止浆 塞受高压作用，变 形挤压，形成自锁， 起到很好的封孔作 用，能达到很高的 注浆压力（一般注 浆终孔压力达到 810MPa以上） 形成高强锚注，对底板治理效果形成高强锚注，对底板治理效果显显 著著增强增强，节约支护成本，节约支护成本 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 新型巷道底板中空锚索新型巷道底板中空锚索 注浆加固工艺创新点注浆加固工艺创新点 采用中空锚索底板注浆

18、 加固，锚索布置于锚索 孔正中，受力均匀 中空锚索为反向注浆， 注浆不产生气穴，能形 成全长锚固 采用圆锥形橡胶止浆塞 +水泥砂浆封孔能形成 很好的自锁状态，注浆 压力大大提高 中空锚索底中空锚索底 板注浆加固板注浆加固 示意图、止示意图、止 浆塞剖面图浆塞剖面图 6 6、矿、矿压压观测观测 该处矿压观测主要采用表面位移观测法，测站 位置布置如图所示。 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 矿压观测站点布置图 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 表面位移观测采用“十字断面法”收集表面 收敛数据。测站布置如下图所示。 “十

19、字断面法”测站 布置图 表面位移观测采用“十字断面法”收集表面 收敛数据。测站布置如下图所示。 “十字断面法”测站 布置图 如图所示，在底板中空注浆锚索注浆前30天内，底臌变 形量为35mm，速率为1.2mm/d，底板注浆后90天内底臌变形 量仅为25mm，变形速率仅为注浆前25%。 二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用 0 10 20 30 40 50 60 70 05101520253035404550556065707580859095 100 105 110 115 120 底臌量底臌量/mm 天数天数/d 锚注支护区段巷道锚注支护区段巷道 底板底板

20、位移观测曲线位移观测曲线 注浆注浆 1 1、施工地点、施工地点 潘一矿东区使用改良锚固剂锚杆的试验地点为： 西翼轨道大巷断面及锚杆布置规格为： 三、改良树脂全长锚固锚杆三、改良树脂全长锚固锚杆 先期试验地点为西翼轨道大巷； 后期推广全矿使用，已使用巷道长度45004500米。 净断面5.6m*4.5m； 锚杆间排距800*800mm 2 2、使用原理及控制原理、使用原理及控制原理 三、改良树脂全长锚固锚杆三、改良树脂全长锚固锚杆 使用原理使用原理：树脂全长锚固是对原有的锚杆支护技术的改 进，使用时，将巷道顶部原来使用的2卷Z2860改为3卷新 型的Z2860锚固剂，将帮部原来使用2卷Z2860

21、改为4卷新 型的Z2560锚固剂，以此来达到全长锚固锚杆（即将端锚 改为全锚）。 控制机理控制机理：全长锚固使锚杆的刚度增强、阻力增大、生效 快，对围岩变形具有较高的径向控制力，能及时发挥围岩 的自承能力，有效控制巷道围岩的变形和破坏。 3 3、矿压观测、矿压观测 为了检验树脂全长锚固使用效果，我们在-848m西翼轨道 大巷采用“十字断面法”对该巷表面位移进行观测。通过收 集、对比表面收敛数据， 可以看出全长锚固支护 效果。 三、改良树脂全长锚固锚杆三、改良树脂全长锚固锚杆 “十字断面法”测站 布置图 如下图所示在未进行全长锚固支护的巷道区段内，围岩 变形量随时间推移不断加大，六个月内，顶板下

22、沉量达六个月内，顶板下沉量达 230mm230mm，两帮移近量达，两帮移近量达450mm450mm，喷浆层开裂严重，且变形速率 没有衰减的趋势，表明巷道仍处在不稳定阶段（正在进行修 护）。 在全长锚固支护巷道区段内，顶板下沉量顶板下沉量70mm70mm，两帮变，两帮变 形量为形量为130mm130mm。采用全长锚固锚杆支护，巷道变形量明显减 小，喷浆层开裂也不明显，巷道支护状况得以改善，说明利 用树脂全长锚杆支护有效地提高了巷道的稳定性。 三、改良树脂全长锚固锚杆三、改良树脂全长锚固锚杆 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 010203040506070809

23、0100110120130140150160170180190 顶板变形量顶板变形量/mm 时间时间/d 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0102030405060708090100110120130140150160170180190 顶板变形量顶板变形量/mm 时间时间/d 三、改良树脂全长锚固锚杆三、改良树脂全长锚固锚杆 未进行全长锚固 支护的巷道区段 内顶板下沉量 全长锚固支护的 巷道区段内顶板 下沉量 三、改良树脂全长锚固锚杆三、改良树脂全长锚固锚杆 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 0102030405060708090100110120130140150160170180190 两帮移近量两帮移近量/mm 时间时间/d 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 0102030405060708090100110120130140150160170180190 两帮移近量两帮移近量/mm 时间时间/d 未进行全长锚固 支护的巷道区段 内两帮移近量 全