锚注加固技术在高应力巷道修护中的应用实践

锚注加固技术在高应力巷道修护中的应用实践

摘要：随着开采深度的增加,围岩应力环境发生改变,岩体的结构特征和力学行为更加复杂,进而造成巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大、作业环境恶化,生产成本急剧增加。因此,高地应力巷道围岩稳定问题是困扰矿山生产的主要问题之一。本文通过对锚注支护技术机理的分析，选择合理的锚注参数，结合施工现场总结的经验对锚注加固技术进行探讨。

关键词：锚注支护加固巷道修护

近年来国内煤矿试验应用了一种注浆锚杆技术。它是利用锚杆兼作注浆管，实现锚注一体化。其实质是通过注浆改善岩体的物理力学性能,提高锚杆的支护效果。具体体现在:(1)采用注浆锚杆注浆,可以利用浆液封堵围岩裂隙,隔绝空气,防止围岩风化,且能防止淋水和渗水,避免围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度及造成的巷道变形。(2)注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体,提高了岩体强度,实现利用围岩本身作为支护结构的一部分,且与原岩形成一个整体,使巷道保持稳定而不易产生破坏;(3)注浆后使得喷层壁后充填密实,保证荷载能均匀地作用在喷层和支护上,避免出现应力集中点而首先破坏;(4)注浆后使作用在顶板上的压力能有效地传递到两帮,通过对帮的加固,又能把荷载传递到底板;同时由于组合拱厚度的加大,这样又能减小作用在底板上的荷载集中度,从而减小底板岩石中的应力,减轻底臌;(5)注浆加固后能使普通端锚锚杆实现全长锚固,它们共同将多层组合拱连成一体,共同承载,提高了支护结构的整体性。1概况淮河能源控股集团下属某矿皮带大巷岩长度约1000米，部分段巷道为强度较低的砂质泥岩和粉砂岩,具有遇水易软化碎胀的特性。由于受集中地应力影响,造成巷道严重变形,为保障矿井安全生产,对巷道进行了与锚注补强加固的支护。

2施工过程和工艺进行锚注支护的一般过程为：巷道刷扩挑顶一普通锚网喷支护一锚注支护，从支护时间上来看，普通锚网喷支护一般在巷道刷扩后较短的时间内进行（一般4～10h），而锚注支护则要滞后10～20天甚至更长时间进行，因为过早地注浆，此时围岩正处于变形破裂的发展阶段，此时注浆，一是可能较难注入，二是浆液尚未凝固起支承作用之前，即被较大的围岩应力所破坏，因此将刷扩维修工作面向前推进一段后，然后在后面注浆。理论和实践证明，在围岩局部进入岩体的残余强度时，在该处注浆可以起到较好的作用，但也不应过迟注浆，过迟注浆时，此时的残余应力已很小，可能造成支护变形量过大，使支护提供的支护抗力相应也小，支护体不能发挥应有的作用。

2.1合理设计注浆参数

（1）注浆压力受围岩特性、注浆能力、注浆方式等因素的影响。若注浆压力过小，浆液难以向围岩中扩散，达不到预期的注浆效果；若压力过大，则会导致浅部注浆过程中巷道表面出现冒顶、片帮或开裂。在浅部注浆时，由于巷道表面和围岩发育，岩块破碎，采用的注浆压力不宜过大，初步确定为1～2MPa；深部注浆时，注浆压力确定为2～4MPa。

（2）注浆量。浆液的注入量受到注浆压力、注浆时间、围岩裂隙的发育程度及破碎状况、渗透性等因素的影响。为保证巷道围岩裂隙被充填密实，注入的浆液尽量保证裂隙被充填满，施工中注浆量以达到注浆压力时为止。

（3）注浆孔的布置。考虑围岩浅部裂隙较为发育，为防止浆液向外流失，应有一定封孔深度，即注浆孔不能过浅；同时为了克服钻进时出现卡钻现象，实践表明初次注浆孔深度在1.0～1.2米为宜。二次耦合深孔注浆时，要根据围岩松动圈确定锚杆的长度，二次耦合注浆锚杆长一般在2.0米以上。

（4）注浆孔的间排距。注浆孔的间排距主要由浆液的扩散半径确定。为达到注浆效果，两孔的孔距应保证注浆后浆液渗透范围由一定的交叉，所以应小于2倍的扩散半径。

2.2施工工艺首先，应该确定基本的工艺流程。在该工程中，施工流程为：底板浅部注浆孔施工→注浆施工→锚索孔设置→锚索编制→下锚索，进行反灌浆→埋设注浆管和封孔管→上梁、上托盘→锚索预张拉→深孔注浆→混凝土浇筑→二次浅部注浆。其次，应该做好浅部注浆施工。作业人员应该依照技术方案中预注浆钻孔的参数设计，进行浅部注浆孔的施工（钻孔深度6m，孔径80mm），在施工中，必须确保钻孔的圆度和垂直度符合要求，成孔完整，然后下入相应的注浆管。在进行压注的过程中，必须随时关注注浆孔周边碹壁和底板的实际情况，一旦发现跑浆问题，需要及时进行处理。应该按照先稀后浓的原则，对注浆孔中的浆液浓度进行控制，依照经验，通常当注浆压力提升到2MPa，维持3min左右，就可以停止注浆。在遇到特殊情况时，也可以适当提高终压，但是必须将其控制在3MPa以内。为了保证良好的施工质量，在每次注浆结束后，都应该做好必要的清洗工作，可以将吸浆管放入清水中，利用注浆泵的压力对泵腔以及管道进行清洗，确保清洗的时间不低于1min。然后，需要重视深部注浆施工，只需要利用锚索孔预先埋设的注浆管，在6MPa的压力下进行注浆即可，注浆完成后同样需要进行清洗。

3支护效果评价

围岩注浆加固是利用浆液把围岩的各种弱面充实，并把弱面充填体与四周岩体重新胶结起来，从而提高围岩的整体稳定洼及其力学性能，改善围岩的物理指标，注浆可以达到以下效果：3.1提高岩体强度，改善弱面的力学性能即提高裂隙的粘聚力和内摩擦角，增大岩体内部岩块间相对位移的阻力，从而提高围岩的整体稳定性。3.2形成承载结构对破碎松散岩体中的巷道注浆加固，可以使破碎岩块重新胶结成整体，形成承载结构，充分发挥围岩的自稳能力。3.3改善赋存环境软岩巷道围岩注浆后，浆液固结体封闭裂隙，阻止水气浸入内部岩体，防止水解风化，保证围岩力学性质合理，实现长期稳定。4结束语采用锚注支护加固失修巷道经理论和实践证明是可行的，适合破碎松软顶板、大断面巷道及交岔点、大跨度硐室的有效加固，为复杂困难条件下巷道加固，维修提供了新的有效途径。锚注支护不仅支护强度高，承载力大，而且注浆本身对已出现松动的围岩具有明显的胶结加固作用，补强加固效果突出。采用补锚网喷、注浆、补打锚索加固，施工方法简单，快速，与套架棚加强支护相比，降低了支护成本，减轻了工人的劳动强度，提高了安全可靠程度。

参考文献：

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[2]杨鹍.周地全.井巷锚注加固技术应用评价与发展前景[J].中国新技术新产品2