探究大断面硐室群底板锚注加固关键技术及其应用

2015-10-21高志勇

科技与企业 2015年3期

高志勇

【摘要】在大断面硐室巷道矿山压力的影响下，遇到水后开始膨胀、底臌现象明显，基地经常需要起底维修，工程量浩大，但是效果却不明显，为了从根本上解决这一问题，试图提高围岩松动圈的自承载能力和承载能力，可以有效对抗底板围岩变形压力，在此基础上，通过注浆材料的研制和注浆参数的的优化，极大的改变底板围岩的力学性质，改善岩石本身的强度，同时运用底板锚网索复合强化技术，使加固后底板的抗地压特性、隔水特性提高，以避免巷道底鼓的发生，减少了维修、返修工作的数量。

【关键词】大断面；底板锚注；硐室群；加固技术

为了解决在巷道矿压对大断面硐室群影响下所产生的底板围岩变形压力，下面的某一个煤矿为研究对象，采用底板锚注加固技术使大断面硐室底板加固后的抗地压特性、隔水特性显著改善，保证了硐室的长期使用，有效避免底臌发生。

1、巷道底板特征分析

1.1工程概况

该大断面硐室群位于21区皮带下山皮带机尾，硐室位于皮带巷两侧，每侧2个硐室，硐室断面为直墙半圆拱型，砌碹支护后净规格：净宽6.0m，净高5.5m，直墙高2.5m。

1.2巷道底板特征

通过地质技术资料和现场调察分析硐室中心前、后各20m，其中40m巷道深部裂隙发育强大，造成底板的松散破碎程度严重，巷道底臌、地裂现象亦会随之产生，严重影响硐室的稳定性。

2、巷道底板加固技术

2.1巷道底板注浆加固机理

底板注漿加固是利用浆液充填围岩的裂隙，将破碎的岩体固结起来，改善围岩结构，强化围岩的强度和改善其力学性能，提高锚杆的锚固力，从而增加围岩的自身承载能力，保持围岩稳定性。底板注浆能提高巷道围岩弱面的强度和变形模量、充填严密裂隙、封闭水源、隔绝空气；同时，通过注浆可使端锚变成全长锚固，将多层组合拱联成一个整体，形成稳定的承载圈，提高了锚固力和底板围岩结构的整体性。

2.2施工工艺

2.2.1工艺流程

剁底至设计巷高→底板挂钢筋网→打锚杆→打注浆管→注浆→砌混凝土地坪

2.2.2锚注钻孔布置及参数

设计采用底板锚注钻孔，钻孔呈矩形布置，每个硐室底板布置32个锚杆孔，8个注浆孔。设计锚杆孔深度2.5m，钻孔数128个，纯进尺320m；设计注浆孔深度为2.0m，钻孔数32个，纯进尺64m；钻孔总长度384m，钻孔总数为160个。

注浆材料选用425#高标水泥，水泥液浆中加入一定比例的速凝剂，以加速注浆液的快速凝固，提高固结体强度，保证注浆效果持久可靠。

设计显效加固厚度平均值约为3.0m，围岩综合开口裂隙率按12‰计算，充填系数取80%，浆液损耗系数按1.2，则水泥每m耗用量约为1.95m3，整个加固段约需耗用水泥176t。

2.2.3注浆参数设计

锚注锚杆的承载能力与注浆压力有直接关系，锚杆的承载能力随注浆压力增大而增大，这是由于高压浆液渗透到周围地层或高压在钻孔周围形成径向压力，提高了锚固体表面的粘结摩擦阻力（抗拔力）的缘故。但锚杆的承载能力随注浆压力的增大不是无限的。一般而言当注浆压力超过4MPa时，注浆压力的提高对锚注锚杆的承载能力增大的影响将是微不足道的，本设计选定注浆压力为1.5～2.5MPa。

实际施工时通过调整浆液的渗透性和注浆终压，保证实际有效扩散半径不小于2.0m。

单孔注浆量在实际施工中要根据各孔的实际情况灵活掌握，但实际最大以不超过1.5m3为宜。

水泥与速凝剂的比例应根据现场实际情况随时调整，一般宜控制在l：（0.008～0.03）。混合料的水灰比应控制为0.8：l。

注浆施工程序如下图所示：

2.3施工质量要求

①施工时注浆孔间排距、倾角、孔深等参数应尽量符合设计要求，一般角度误差不超过5°，间距误差不超过0.3m。遇有特殊情况可由现场技术人员指导作适当调整。

②内孔段与外孔段必须保持同轴同心。

每个孔钻成后均应立即安装锚注锚杆，首先往锚固封孔段套装上快硬水泥空心药卷，蘸水3～5秒后迅速插入钻孔中，使锚注锚杆挡环贴紧到变径台阶上，之后用专门的捣杆将药卷捣实，使之与孔壁密接，然后戴上托盘、螺母和注浆联接头即告安装完毕。

3、注浆加固效果及评价

在锚注加固后进行了观测，结果表明，底板围岩强度明显提高，岩层坚固性系数f值由2提高到3～4。根据观测底板变形量仅在20mm左右，有效的控制了底板变形。采用这种加固方式节省大量人力和财力。改善了围岩的力学性能，提高了岩体自身的强度，确保了硐室长期正常使用。

参考文献

[1]余贵军.高应力大断面硐室破裂岩体加固支护技术研究[J].煤炭工程，2013（06）.