深部高应力软岩巷道底板锚注加固技术应用

周 萌，郑义勇

（淮南矿业集团顾桥矿， 安徽 淮南232131）

1 工程概况

顾桥煤矿南二11－2胶带机大巷掘进期间地层岩性主要为砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、局部呈碎块状，裂隙发育，稳定性差。巷道顶板与上覆11－2煤层底板法距为15.0～40.8m，数值南高北低，在FS69～FS89断层之间巷顶与11－2煤层底板法距仅有15.0 m；巷道底板与下伏8煤层顶板法距：30.0～48.5m。

巷道因地压作用，底板变形严重，已无法保证安全使用，为了减少围岩应力对巷道的破坏，保证巷道的正常运输作用，巷道进行了围岩注浆加固和底板锚注加固。

2 底板锚注加固技术

2.1 理论基础

因为巷道围岩是地应力的主要承载体。锚注加固技术就是利用在巷道周围煤岩体内安装的锚杆（锚索），通过注入的浆液使之与巷道周围煤岩体胶结成一个整体，增加巷道周围煤岩体抗挤压能力，从而达到减弱或阻止巷道周边围岩松动的目的。其中，锚杆（锚索）的作用是给巷道周边围岩（煤岩体）增加一根纵筋。利用锚杆（锚索）将适当深度的围岩建立起一定厚度的承载圈，承载深部围岩的压力，因此，锚杆（锚索）支护起到使围岩和支架完全结合在一起的作用。注浆的作用是通过对巷道围岩进行注浆，利用浆液胶结破碎松散岩层，充填松散围岩和空旷处，在其外围形成完整的注浆帷幕带和锚杆（锚索）一起共同承载矿山压力，不但可以阻止巷道因受力造成的巷道变形，而且还能将瓦斯、水隔离，消除瓦斯、水患。

2.2 施工方案及具体要求

对巷道底板进行卧底，采用YD－28风锤、配D42“一”字型钻头施工浅孔，施工深孔采用 MQT－120／2.5风动钻机，孔径Φ75mm，孔深7.0m；注入锚索（Φ22mm×6 300mm）和锚注管，其规格为：Φ26.75mm×3.25mm×2m。锚注管为花管如图1所示。然后进行注浆，涨拉锚索并加固。

图1 注浆管示意图

2.3 施工顺序和方法

卧底。巷道底板卧底深度比巷道设计底板低30mm。

底板浅孔注浆。浅孔钻眼深2m，采用Φ26.75mm×3.25mm×1 500mm注浆管。钻眼形成后用压风管吹净孔内浮渣，及时安装锚注管，使用Z2850锚固剂封孔固定锚注管，封孔固定段长200mm，锚注管外露底板50mm，浅孔注浆滞后浅孔钻眼30m进行施工（浅孔钻眼施工30m后，浅孔注浆与浅孔钻眼同时进行）。注浆压力2～3MPa，稳压时间3～5min，为防止锚注管掉入孔内在丝口下300～500mm段用棉纱包裹锚注管缓慢放入孔内。

为防止施工底板锚索深孔时，底板发生塌孔现象，浅孔注浆时使浆液溢出底板20～30mm，然后停注继续注下一个浅孔。

深孔钻眼滞后浅孔注浆30m施工，采用MQT－120／2.5钻机施工底板锚索深孔。深孔深为7.0m，深孔直径Φ75mm；浅、深孔每排均3个眼孔，浅、深孔间排距均为1 700mm×2 100mm。浅、深孔均按垂直底板90°布置。浅、深孔插花布置，浅、深孔排距为0.3m。

安装锚索和注浆管。锚索规格：Φ22mm×6 300mm，注浆管规格：Φ16mm注浆管，长2 000mm，注浆管孔口加丝外露砼地平50 mm。锚索和注浆管安装顺序：先安装锚索，后安装注浆管（为防止注浆管掉入孔内，先用棉纱在注浆管外段300～500mm位置包裹注浆管，然后再将注浆管放入孔内）。

封孔。封孔段长度为200mm，里段采用树脂锚固剂封孔，为防止浆液从孔口外漏，孔口表面外段用水泥封孔密实。

深孔注浆。注浆压力为3～4MPa，注浆液为单液浆，水灰比为1∶1。

待深孔注浆施工30～50m之后，开始挖锚索沟槽，其走向垂直巷中线，长度以巷中线均分。沟槽规格为：长×宽×深＝3.5m×0.4m×0.3m（挖沟槽时，每排锚索要处于沟槽走向的中间位置）。每排沟槽使用2根29U型钢底梁配合3根锚索，钢底梁中间孔压茬布置。然后上锁具将钢底梁与锚索结合成一个整体。用锚索张拉仪对锚索进行涨拉，张拉力不小于100kN。

用液压剪将个别外露过长锚索剪掉，然后填平底板。

2.4 施工技术参数

浅、深孔每排均3个眼孔，浅、深孔间排距均为1 700mm×2 100mm。浅、深孔均按垂直底板90°布置。浅、深孔插花布置，浅、深孔排距为0.3m。每排眼孔的方向均与巷道方向相垂直。

浅孔深度为2 000mm，使用注浆管规格为Φ26.75mm×3.25mm×1 500mm。

深孔深度为7 000mm，使用注浆管规格为Φ26.75mm×3.25mm×2 000mm。

深孔锚索规格为Φ22mm×6 300mm。锚索绳外露长度为150～250mm，不得高出巷道底板。

注浆参数。注浆孔按钻孔布置方式布置；注浆压力2.0～3.0MPa；严格按水灰比配制浆液；施工中需暂停注浆时，必须向孔内压注清水，确保注浆管畅通。如图2所示。

图2 浅孔锚杆、深孔锚索注浆钻孔布置示意图

3 施工步骤

施工前，应仔细检查气、水（需水除尘时）管路是否连接的牢固，由其是风水管的接头与风水管联接必须牢固，以防脱落伤人。各联接处均不准有漏气漏水现象。检查各部分的螺丝、螺帽、接头等处是否拧紧，各种定位是否牢固可靠；

接进气、进水接头时，所有操作阀必须处于关闭位置；

施工时要注意观察 MQT－120／2.5钻机油雾器的工作情况，检查风马达、冲击器的润滑情况；

开眼时，转速不能过快，钻孔到位后，要调小气压，使钻机和钻杆平稳退出；

注浆中随时观察设备、压力表、巷道情况，发现异常，立即停机，待卸压后处理；

施工中人员不得正对注浆管口，应站在侧面操作；

注浆泵应尽量水平放置，并将其固定在适当位置。吸排管路及浆筒的布置要合理，应避免管路扭曲、交叉等。吸浆笼头至注浆缸的垂直距离（及吸程）不超过1m，注浆孔至注浆缸中心的垂直距离不超过50m，吸浆管长度不超过5m，排浆管长度不超过100m；

严格按设计压力注浆，严禁超压注浆；

注浆期间要确保压力表的完好，同时施工时要保护好压力表，严禁无压力表注浆。

4 技术效果分析

4.1 施工进度

对施工深孔用的 MQT－120／2.5风动钻机施工工艺进行了改进，地锚施工从3根／小班提高至9根／小班，即每小班可钻进63 m，极大提高了钻机台效。

4.2 施工安全

通过底板岩层注入浆液，浆液将渗入岩层破碎面，浆液凝固后可以将已破碎岩层重新粘结起来，只承受来自两帮的平行层理的压力，增大了岩体的内聚力和摩擦力，从而提高其抗变形能力。通过29U型钢底梁配合锚索加固底板，有效提高了支护结构的整体性，保证巷道的稳定和矿井正常生产。

4.3 巷道稳定性

通过一年的跟踪观测，南二11－2胶带机大巷进行底板锚注加固后，无明显底鼓量。巷道原始应力平衡状态被破坏，产生大的塑性变形后，如采用刚度很大的支护来承受很大的变形地压，单纯注水泥浆，后期反而遭到更大破坏，造成很高的反修率。为了防止底鼓，必须采用柔性支护与刚性支护相结合支护形式，才能创造更好的效果。

底板注浆和打锚索措施是一种新巷道底板的加固技术，该技术能及时地改善围岩的松散结构，提高了岩体的整体强度，技术上可行，安全上可靠，经济上合理，其实施为我国深部高应力软岩巷道底板治理提供了一条行之有效的技术途径。

［1］林登阁，韩立军.巷道底臌机理及防治研究［J］.建井技术，1997，（6）：23－27.

［2］姜耀东.软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究 ［M］.北京：中国矿业大学，1993.

［3］康红件.软岩巷道底鼓机理及防治［M］.北京：煤炭工业出版社，1993.