破碎围岩高强注浆锚索补强加固技术

２００２年第２期　童堪蔗科技　破碎围岩高强注浆锚索补强加固技术　山东煤矿安全监察局郭建刖　济南澳科矿山工程技术有限公司　蒋敬平　摘要本文介绍了注浆锚索的结构、施工方法、加词机理和工程实例，说明高强注浆锚索是一种加固破碎．围岩、大断面　硐室以及麦卫点和切眼支护的有效途径，可取得较好的技术经济效益。　关键词巷道支护高强注浆锚索　围岩加固　１概述　锚杆支护现已成为煤矿巷道支护的主要形式．但是对　于条件复杂Ⅳ、Ｖ类围岩蒜故巷道撤岩巷道和大断面切　眼和交叉点等巷道，仅靠锚杆支护难度较大，需采用锚索　补强加固。目前普遍使用的小孔径树脂锚索存在破断力　小、搅拌树脂效果差，不易实现全锚等问题，断锚索的现象　十分普遍，而高强注浆锚索则较好地解决这个问题。　２高强注浆锚索的结构　洼浆锚索用直径中ｌ５．２４ｍ高强度低松弛锕绞线制　作，为了提高浆液与锚索的粘结力，将锚索做成笼形，单股　锚索的破断力不低于２５０ｋＮ。根据现场的需要，每根注浆　锚索可由双股和三股组成（见图１）。在锚索的上部压翩　上卡箍，确保在注浆过程中锚索在钻孔中不下滑。锚索的　尾部带有托盘和锁具。　圈１注浆锚索结构　３高强注浆锚索加固国岩机理　（１）通过高压泵将浆液把破碎围岩的裂隙和钻孔充　实，从而提高围岩的整体性及其力学性能。（２）高强注浆　锚索本身对破碎围岩提供的约束效应。在轴向上，锚索的　轴向力通过托盘以及索体与孔壁的粘结力传递给岩层，在　径向上，因轴向力增加层间和裂隙的摩擦以及索体和锚固　体提供的抗剪阻力。　４高强注浆锚索施工工艺　４．１施工设备及注浆材料　采用大推力、太扭矩锚杆钻机两台（一台各用），澳大　利亚进１３的ＭＯＤＥＬ　１５０型风动锚索注浆泵，注浆泵的输　出压力达到１２ＭＰａ；ＥＡＧＬＥ　ｔｄＩ￣２型风动搅拌机。　注浆材料以５２５　水泥为主，少掭速凝剂和抄；采用内　径２０ｍｍ注浆管，内径２ｔａｒａ排气管。　４．２施工工艺　使用现有风动锚杆钻机按设计位置、钻孔深度钻锚索　孔，采用ｃＩｃ￣８～５２ｒａｍ钻头，把锚索连同注浆管、排气管一　同送入钻孔。安装时注意排气管、注浆管不得脱落，用封　孔器将钻孔封紧。往搅拌桶内注入清水，可根据一次注浆　孔的数量确定水量。开动搅拌机，往搅拌桶内加入注浆　料，边加入边搅拌。开动注浆泵进行注浆，待排气管不再　出气时，表明锚索孔已注满。当水泥浆养护２４小时以后，　即可安装托盘、锓具进行张拉。施工系统图见图２。　木括　圈２注浆错索施工幕统圈　５工程实例　５　１工程概况　某矿巷道为综放工作面沿空巷道，巷道埋深６３０ｍ，受　冲击地压影响较大。煤层厚度４．９～５．８ｍ，煤层直接顶以　粉砂质泥岩为主、易冒落，局部为粉砂岩。厚１．５　３．７ｍ；　老蕊为灰白色中细砂岩，致密坚硬，局部老顶较薄，厚２．８　～６．４ｍ。底板为浅灰色粉砂岩，性脆、含植物化石碎片，厚　度２　７～３．５ｍ。顶、底板岩石抗压强度分别为３１ＮＰａ、３０．　７Ｎｌ￣ａ，煤层抗压强度为１２ＭＰａ，抗拉强度为０．２７ＭＰ￣Ｉ。巷道　宽度４４００１ｒ，ｍ，高度３０００ｍ￣巷道支护方式：顶部锚杆规　格为衄２×∞Ｄ０—　高强左旋无纵筋螺纹钢锚杆；问排距　为７Ｃ０￣８［］Ｏｎｍｌ；帮锚杆规格为蚴×２２００ｒａｍ左旋无纵筋　螺纹钢锚杆；顶部两排小孔径树脂锚索，距巷中左右各　９０　叉花布置，间距２４００ｍｍ。巷道施工后，顶煤破碎，　维普资讯 http://www.cqvip.com

毒蟪晨科救　２００２年第２期　巷道变形量大，为了保证工作面安全高效回采，决定采用　安全与稳定。　高强注浆锚索对巷道进行加固。　５．４技术经济效果舟析　５．２参数确定　（１）注浆锚索加固、维修巷道，从支护的强度、刚度、安　根据加固巷道围岩地质条件和围岩条件，注浆锚索选　全可靠性、占有空问，是架棚加强支护所不能相比的，它不　用双股笼形锚索。单股锚索钢绞线公称直径ｍｌ５　２４ｎｍａ、１　受巷道断面的，便于锚索的布置和施工。　ｘ７标准型，为高强度、低松弛、韧性好的预应力钢较线，　（２）注浆锚索支护技术能获得较高的支护强度和围岩　强度级别为１８６０／ｖＩＰａ，单股破断载荷不低于２５００ｋＮ。　加固作用，能主动支护顶板；当顶板破碎裂隙发育时，其浆　锚索长度按锚人稳定层不小于１．０ｍ计算，其长度为　液能充填裂骧起到固结顶板作用，集悬吊、挤压加固、固结　７．８５ｍ，锚索排距为１　６ｍ，隔一排锚杆打一排注浆锚索；每　顶板于一体。尤其能解央破碎松软顶板、特大断面以及大　排锚索为两根，距巷中左右各９００ｍｍ；锚固方式为注浆全　跨度硐室巷道支护难题。　长锚固。　（３）注浆锚索施工设备轻便、工艺简单、便于掌握。　５．３注浆效果　（４）经济效益对比：每ｍ巷道注浆锚索加固的材料费　在巷道加固段每２０１１１１设一个测点，每个测点设～个深　用８５０．５元；每ｍ巷道架棚加强支护的材料费用１３８２　７　基点和一个浅基点。浅基点为巷道顶板２．４ｍ范围内的离　元。两者相比，每ｍ节约支护材料费５３２　２元。　层情况；深基点为巷道顶板７．５ｍ范围内的离层情况。安　６结论　设了５十ＡＣＬＹ一１Ｉ型顶板离层指示仪。观测数据见表１。　表１顶扳离层指示仪观测数据　（１）通过理论分析和现场实践证明采用高强注浆锚索　观测站编号　１　２　３　４　５　加固破碎围岩是可行的，适台大跨度硐室、断层破碎带、大　测量深度　浅基点　２４∞　２４００　㈣　跚　断面交叉点、切眼的有效加固，为复杂困难条件下巷道加　ｆ一）　基点　７蜘　７２００　７５００　７３００　固、维修，提供了一条新的有效途径。　（２）高强注浆锚索不仅支护强度高，承载力大，而且注　鼠大离层伯　浅基点　０　２　Ｏ　０　浆本身对己出现松动的围岩还具有明显的胶结加固作用，　（一）　深基点　８　７　８　６　８　补强加固效果突出。　从表中观测结果可知，锚杆锚固范围内（浅基点）最大　（３）采用注浆锚索加固，施工方法简单、快速．与架棚　离层为４ｒｍｎ，锚杆锚固范固之外（深基点）最大离层为　加强支护相比，降低支护成本，碱轻工人的劳动强度，提高　８ｍｍ。观测４５ｄ，巷道顶板趋于稳定。表明采用注浆锚索　了安全可靠程度。　加固后，巷道顶板的支护状况得到了改善，保证了巷道的　（上接第　页）　（４）不要频繁停、送控制操作台的电源。　（５）保证液压站油箱的抽质舍格、油量适当，否则要及　３　ＪＹ；，．ＢＳ一１２型井口闭锁微机控制系统的特点　时换油、加抽　（１）电气控制系统采用工业控制计算机Ｐ　控制技　（６）注意液压系统的密封状况是否良好，如出现漏油　术．可靠性高，环境要求低，与其它装置配置联接方便。　现象要及时更换密封圈或紧固好结台面。　（２）机械执行系统采用液压传动技术。　（７）经常观察安全门的传动机构运行是否灵活可靠，　（３）操作台与电气控制器件组装于一体，便于维护。　摇台动作是否有卡阻现象，阻车器下面空间是否足够。　（４）安全门、摇台、阻车器的具有相互闭锁功能。　（８）备足常用的备品、备件，提高维修速度和质量。　（５）各动作执行状态均有指示灯显示。　５应用效果　（６）具各工作、检修工作状态。　（７）具有手动、自动工作方式。　副井日闭锁微机控制系统的应用完善了井口闭锁控　制功能，自２００１年１０月安装以来运行良好，提高了矿井　４现场使用注意事项　安全系数。促进了副井安全提升和井口装备的规范化操作　（Ｉ）Ｎ强对操作人员和维修人员的技术培训，提高操　管理。　作、维修水平，做到持证上岗。　（２）建立＜副井口闭键微机控制系统操作规程》，使现　作者简介王宗军１９７３年生，机电工程师。１９９５年毕　场操作人员遵章操作，避免出现误操作，逐步提高操作熟　业于山东矿业学院机械电子工程系机电专业，毕业后一直　练程度，充分发挥微机控制系统的效能。　从事煤矿机电技术工作。曾获山东省经贸委企业设备管　（３）Ｎ大对该系统的巡检力度，及时发现ＣＰＵ、１１０板、　理优秀成果三等奖。　传感器、执行机构、接线等可能出现的故障，井及时排除。