潘一矿东区：大直径中空注浆锚杆、索

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现场应用情况介绍及经验交流潘一矿东区

提纲一、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四、新型锚杆、锚索试验意义三、改良树脂全长锚固锚杆一、树脂药卷式中空注浆锚杆1、试验地点选定

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杆工业性试验选择在潘一矿东区-842m东翼1#回风大巷进行。一、树脂药卷式中空注浆锚杆2、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，这是此次试验新型中空锚注锚杆的可行性与必要性之所在。3、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Ф25mm。（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注浆锚杆支护方案图4、中空注浆锚杆安装施工一、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搅拌树脂锚固剂拧紧螺母产生预应力注浆5、中空注浆锚杆注浆5.1注浆时机的把握一、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。5.2注浆施工机具的选择一、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1～2排交替注浆。ZBY-3/16-22型电动双液注浆泵5、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5.1、钻孔窥视仪观察

帮部深度1m～3m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顶板1m处围岩裂隙发育顶板2m处围岩节理发育顶板6m处围岩完整、无裂隙发育5.2、深部位移观测

1、未进行全长锚注加固区段内，-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3m内浅部离层变形为主，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30mm，帮部偏移量为40mm，分别为未全长锚注加固段巷道变形量的37.5%和44.4%。一、树脂药卷式中空注浆锚杆5.3、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未锚注支护强度巷道表面位移观测曲线锚注支护区段巷道表面位移观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22mm，顶板下沉量20mm，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6、工业性试验意义-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7、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

（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、施工地点

大直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中空注浆锚索底板加固试验段2、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，Ф29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3、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Ф29mm的中空锚注锚索由9根Ф7mm的螺旋肋钢丝组成每根Ф7mm的螺旋肋钢丝的最小破断力为64.3KNФ29mm的中空锚注锚索最小破断力为578.7KN（或Ф29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名称参数1钢丝公称直径（mm）7.02锚索索体直径（mm）293锚索长度（mm）53004安装孔径（mm）≥385破断强度（MPa）≥16706屈服强度（MPa）≥15007延伸率≥5%8破断力（KN）≥6009树脂锚固长度（mm）1000～1500二、大直径中空注浆锚索在地锚中的应用Ф29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。中空注浆锚索的断面图Ф29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4、大直径中空注浆锚索支护方案

Ф29中空锚注锚索在巷道底板布置方式“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2000×1500mm，中间“3-3”布置浅空注浆，间排距为2000×1500mm。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Ф29中空锚注锚索在巷道底板布置方式5、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原注浆方案存在问题①、封孔采用水泥砂浆+棉纱容易造成封孔不严，导致跑浆、漏浆；②、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③、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；④、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3～5MPa），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中空注浆锚索+专用橡胶止浆塞的底板锚索注浆新工艺优点①、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；②、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8～10MPa以上）形成高强锚注，对底板治理效果显著增强，节约支护成本二、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注浆加固工艺创新点采用中空锚索底板注浆加固，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板注浆加固示意图、止浆塞剖面图6、矿压观测

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锚注支护区段巷道底板位移观测曲线注浆1、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4500米。

净断面5.6m*4.5m；

锚杆间排距800*800mm2、使用原理及控制原理三、改良树脂全长锚固锚杆使用原理：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：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、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“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，顶板下沉量达230mm，两帮移近量达450mm，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70mm，两帮变形量为130mm。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未进行全长锚固支护的巷道区段内两帮移近量全长锚固支护的巷道区段两帮移近量4、存在问题及建议三、改良树脂全长锚固锚杆存在问题1：现有的手持气动式帮锚钻机，功率较小，工人劳动强度大。帮部使用四卷Z2560锚固剂时，现有的手持气动式