注浆锚索在大断面硐室中的应用

牛 栋

（1.太原理工大学,山西 太原 030024；2.晋煤集团成庄矿，山西 晋城 048021）

注浆锚索在大断面硐室中的应用

牛 栋1，2

（1.太原理工大学,山西 太原 030024；2.晋煤集团成庄矿，山西 晋城 048021）

成庄矿二盘区二部胶带机机头硐室随着二盘区胶带机机头硐室附近南北两翼工作面的回采结束，受回采动压影响，硐室底板底鼓影响了胶带机的正常运转。通过对其地质条件、破碎机理及加固原理的分析，提出了对底板和围岩合理的注浆锚索处理技术。

注浆锚索；大断面硐室；加固；处理技术

1 问题的提出

成庄矿二盘区二部胶带机机头硐室及二部胶带机于2002年建成并投运。近年来，随着二盘区胶带机机头硐室附近南北两翼工作面的回采结束，受回采动压影响，2103巷一部胶带机尾滚筒基础和二部皮带卸载滚筒基础受动压影响局部变形逐步加剧，导致胶带机的部分中间架变形与位移、一部胶带机尾改向滚筒与支撑滚筒大架倾斜、二部卸载滚筒与驱动装置大架倾斜，造成了胶带局部跑偏、轴承发热、设备振动加剧等问题，影响了胶带机的正常运转。2103巷二部皮带驱动基础变形，致使驱动轴与滚筒轴不一致，设备带病运行，同时，硐室墙体及拱部变形加剧，对二盘区下部采面的正常生产造成了极大的影响。二盘区仍然是主要生产盘区，为此对二盘区胶带机机头硐室底臌处理及硐室加固势在必行。

2 加固原理

岩土加固工程通常可采用锚杆（锚索）锚固技术、注浆加固技术及注浆与锚固相结合的综合加固技术等。

单一锚固加固技术，适用于岩土工程开挖初期，围岩没有显著变形离层时的软弱岩土加固工程。对于已经产生破坏并变形离层的加固工程，由于破坏后的岩体不具备完整的传力结构，内部裂隙阻断了锚杆、锚索等支护体对围岩施加的预紧力向围岩内部的传递，加固效果受到影响。大量工程实践证明，注浆加固以原位加固并改变岩土固有性质的特点，是破碎岩土工程加固最直接、最有效的手段。破碎围岩加固工程应在恢复围岩内部结构完整性基础上，加强对巷道围岩的主动支护。

初步确定本工程对内部结构发生破坏的围岩采用高压注浆配合强力锚索补强支护的综合加固方案。对内部结构完整的围岩进行注浆锚索补强支护。

总体施工顺序为先底板后帮顶，先进行高压注浆，后进行强力锚索支护。

注浆加固采用水泥注浆材料。水泥注浆材料使用525号（42.5MPa）普通硅酸盐水泥，配合水泥注浆添加剂XPM配制浆液。锚索采用规格Φ22mm，1×19股高强度预应力钢绞线。

3 施工方法

3.1 围岩结构分析

为准确了解二盘区二部胶带机头6.7 m宽，6.2 m高的驱动硐室围岩内部结构状况，2007年11月，对区域围岩进行了钻孔窥视。顶板和驱动硐室底板钻孔窥视图，见图1，2。

3.1.1 驱动硐室围岩结构

⑴顶板

窥视结果表明：二部胶带机头驱动硐室围岩各区域已遭到不同程度的破坏，顶板岩层破坏深度较浅，一般不大于4000 mm，且顶板破坏形式主要为离层开裂、整体下沉。

图1 驱动硐室顶板内部结构

图2 驱动硐室底板内部结构

驱动硐室底板岩层4000 mm以内连续离层，窜钻现象严重，完整层厚度小于100 mm，底板深部岩性较软。底板成孔后孔内积水无法排干，估计区域底板破坏范围已延展至二盘区水仓。

3.2 底板、帮顶围岩加固

3.2.1 注浆孔与锚索布置

底板注浆（即锚索安装）钻孔沿巷道走向成排、五花眼布置，排距2000 mm～2500 mm，间距1700 mm～2500 mm；帮顶注浆锚索沿巷道断面成排、矩形布置，排距1.6m，间距1.5m。

3.2.2 钻孔参数

钻孔：底板使用TXU-75钻机打孔，钻头直径φ56mm。拱肩以上：使用YT28凿岩机开孔，钻头直径Φ50 mm，深度2000 mm；MQT-85锚索钻机或MQB35/45帮锚杆机成孔，钻头直径Φ28 mm，深6000 mm。两帮底部：钻孔使用TXU-75钻机打孔，钻头直径Φ56mm，成孔后预埋锚索。

钻孔角度：靠近两帮的底板孔外扎角8°，两帮底脚锚索下扎10°，其余锚索全部垂直岩面布置。钻孔深度：孔深全部（8000±50）mm。

3.2.3 注浆参数

注浆材料：水泥浆。

注浆方式：预埋锚索7 d后，插入（A1216）铝塑注浆管，安装封孔胶塞、钢筋梯梁、托盘、索具，张拉锚索后全长一次注浆。

注浆终止压力：4MPa～6MPa。

3.2.4 支护参数

成孔后预埋锚索。插入锚索、将6分塑料灌浆管插至孔底，填入少量石粉，灌入水泥浆10升，拔出塑料管。

锚索规格Φ22mm，1×19股高强度预应力钢绞线，长度8300mm。

配套构件：Φ20 mm焊接钢筋梯梁，高强度拱形托盘，加装调心球垫。

锚固方式：全长锚固。拱肩以上：采用树脂端部锚固，三支低粘度锚固剂，一支规格为K2335，另两支规格为Z2360，树脂锚固长度1100 mm，其余部分采用水泥浆锚固。其它锚索：全长水泥浆锚固。

锚索安装：钻孔内插入铝塑注浆管，长度4500 mm、封孔胶塞、顶套、高强度拱形托盘（带Φ18mm穿管孔）、球垫及索具。

锚索预紧力：注浆前张拉预紧，预紧力不小于150kN。

4 施工工艺及技术要求

4.1 施工工艺

4.1.1 底板注浆与锚索支护

清理底板→标记钻孔位置→架设钻机?打孔?送水排渣→钻孔完毕，退出钻杆、钻头→插入底板锚索至孔底→插入6分塑料灌浆管、填入石粉→灌入水泥浆10 L→抽出塑料灌浆管→棉纱封堵孔口→锚索预埋7 d后→铺、联底网→取出棉纱→插入铝塑管（长度4500mm）→锚索和铝塑管外部套装封孔胶塞和止退管推至孔口→加装Φ20mm钢筋梯梁、拱形托盘→铝塑管→安装球垫、索具张拉预紧锚索→连接注浆系统，逐孔注浆至终压→弯折铝塑管阻止浆液倒流。

4.1.2 帮顶注浆与锚索支护

凿岩机Φ50mm钻头（或TXU-75钻机Φ56mm钻头）开孔，深2000mm→MQT-85锚索钻机（或MQB35/45帮锚杆机）成孔，Φ28mm钻头钻孔→清孔→安装树脂药卷和锚索→用锚杆机搅拌树脂药卷至规定时间→停止搅拌→铺、联帮顶网?插入铝塑管（长度2500mm）→锚索和铝塑管外部套装封孔胶塞和止退管推至孔口→安装拱形托盘、球垫、索具张拉预紧锚索→连接注浆系统，逐孔注浆至终压→弯折铝塑管阻止浆液倒流。

4.2 技术要求

4.2.1 通用要求

⑴所有拱形锚索托盘在拱部打注浆管孔，孔径Φ18mm。

⑵孔口注浆管为铝塑管，基础及底板注浆铝塑管长度4500 mm，插入钻孔深度4000 mm，帮顶围岩注浆铝塑管长度2500 mm，插入钻孔深度2000 mm。

⑶铝塑管距孔口1000 mm以外每400 mm打一组射浆孔（通孔），孔径Φ8mm～Φ10mm。

4.2.2 底板

⑴底板预应力注浆锚索采用二次注浆施工，第一次灌注锚固端，灌注水泥体积10 L，锚固长度约3500 mm。为提高锚固强度灌浆前填入少许粒径5 mm以下的砂石；

⑵灌浆前插入6分塑料管至孔底，填入砂石后由塑料管向孔内灌浆，使浆液直接灌至孔底，灌浆后抽出塑料管；

⑶第一次灌浆7 d后，使用孔口铝塑管进行第二次注浆。底板孔注浆压力4MPa～6MPa。

⑷灌浆管预置前缠单层胶带封闭射浆孔，阻止外部浆液进入。

4.2.3 帮顶围岩注浆与支护

⑴帮顶注浆（锚索）孔使用YT28凿岩机Φ50 mm钻头（或TXU-75钻机Φ56 mm钻头）开孔，深度2000mm。

⑵深部使用MQT-85锚杆钻机，配B19中空六方接长钻杆和Φ28mm双翼钻头打孔。钻孔总深控制在（8000±30mm）内。

⑶安装低粘度树脂药卷，先放入1支K2335树脂药卷，然后放入2个Z2360中速树脂药卷。插入锚索将树脂药卷推至孔底。

⑷锚索下端用专用搅拌器与锚杆机相连，开机慢速搅拌，待锚索插入药卷后快速旋转搅拌15～20 S。停止搅拌后等待1分钟，卸下锚杆机和搅拌器。搅拌后锚索外露长度应控制在250mm～300mm。

⑸锚索和铝塑管套装封孔胶塞和止退管推至孔口，安装拱形托盘、球垫、索具张拉锚索，锚索安装预紧后注浆，注浆终压4MPa～6MPa。

5 结束语

过注浆加固技术在2103二部胶带机头硐室的应用，最大限度的保证围岩稳定性、完整性，控制围岩变形、位移和地鼓的发展，充分发挥注浆和锚索支护的作用，有效的改善巷道底板和围岩的状况。

通过注浆加固技术在2103二部胶带机头硐室的应用，有效的改善巷道底板的状况，提高了其安全性，为2103二部胶带机的运行提供了安全的保障。

［1］岩土注浆理论与工程实践协作组.岩土注浆理论与工程实践［M］.北京：科学出版社，2001.

［2］刘嘉材.裂隙注浆扩散半径的研究［A］.水利水电科学院科学研究论文集［C］.1988.

［3］钱鸣高.刘听成.矿山压力及其控制［M］.北京：煤炭工业出版社，1991.3.

Application of Grouting Anchoring Cable in Large Section Chambers

NIU Dong1,2
(1.Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024；2.Chengzhuang Mine,Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi048021)

The drive unit chamber of the second belt conveyor in second layer of Chengzhuang mine was suffered from the dynamic mining pressure after the mining of north-south faces and the chamber floor heave affected the normal operation of the conveyor.By the analysis on its geological condition,damage mechanism and reinforcement theory,the study presents the grouting anchoring cable processing technology for floors and surrounding rocks.

grouting anchoring cable;large section chamber;reinforcement;processing technology

TD353+.9

A

1672-5050（2011）03-0066-03

2010-12-07

牛 栋（1974—），男，大学本科，工程师，从事井下生产技术管理工作。

徐树文