断层破碎带高应力区锚注加固技术的研究与应用

李振+张宗国+彭浩

摘 要：通过对破碎带锚注加固技术，提高锚杆锚固力，充分发挥锚杆对应力破碎带顶板岩层的锚固与悬吊作用；另一方面利用水泥浆液的流动性快速渗入破碎带裂隙内，并与之凝结成整体，与锚杆支护相结合形成组合拱，充分发挥锚网支护的组合拱与悬吊作用，提高围岩支护的整体性和承载能力。

关键词：断层破碎带；应力集中区；围岩破碎；注浆锚杆；应用

中图分类号：D267.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0135-02

1 工程概况

南十一采区轨道上车场位于刘仙庄断层和尹家洼断层之间的破碎带处施工，围岩应力分布复杂。该区域均采用锚网喷支护，巷道掘进断面12.1～16.1m2。巷道施工完成后，局部浆皮开裂严重，同时伴随巷道变形、底鼓、顶帮移近量不断加大，最大变形量达1130mm，水沟内外侧出现较大高低差，难以满足提升运输行人需要。针对该种情形，继续采用一般锚网喷支护方式修复，喷浆体无法与破碎带岩层密切结合，一旦围岩应力变化，浆体与围岩发生离层，很难满足巷道服务年限及支护要求。即使多次进行锚网喷支护，效果也是不佳，而且反复维修巷道工程量大，因此必须采取一定的措施，将破碎带围岩裂隙充填，并将破碎岩石进行人工粘结成整体，提高围岩整体性和自承能力。

2 巷道变形主要原因

2.1 客观因素

南十一采区轨道上车场位于断层破碎带，巷道围岩破碎，局部顶底板为碳质泥岩，易吸水膨胀后体积增大，而该区域位于破碎带处，裂隙发育，吸水后围岩进一步膨胀，而受到破坏，巷道锚网喷支护在承受围岩破碎岩层的自重外，两侧破碎岩石膨胀，导致锚杆锚固体的承压作用减弱，同时受岩石膨胀产生的应力达到一定程度时，浆体就会开裂，释放压力，造成支护结构破坏。

2.2 主观因素

（1）该巷道采用钻爆法施工，爆破方式、炮眼个数、角度、间距、周边眼布置、炮眼装药量、装药结构以及起爆方式等控制不好，都会破坏围岩整体性，而且爆破后的冲击波，会进一步加大破碎带岩石裂隙发育，易导致围岩承载能力下降，影响支护结构稳定性。（2）施工组织管理不完善，断层破碎带裂隙发育，锚杆安装质量不好，锚固力低，支护质量不达标；围岩暴露时间长未及时喷浆，造成围岩风化。（3）巷道成型不好，造成局部应力集中点。

3 锚注加固技术

由以上分析看，该区域巷道变形严重是各种因素综合作用的结果，普通锚网喷支护不能满足其支护强度的要求。我们对现场变形及受力情况进行分析，决定对变形区域巷道按标准刷扩改造并喷浆后，及时进行注浆加固；同时刷扩期间严格作业标准，搞好支护质量，控制装药量，降低对相对稳定后的围岩破坏。

成巷后进行打眼注浆作业，一方面使破碎松散岩石与水泥浆胶结后形成整体，改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力及围岩强度，使围岩为锚杆提供可靠地着力点，提高锚杆锚固力，充分发挥锚杆对松散岩层的锚固作用；另一方面利用水泥浆液充填围岩裂隙，与锚网支护相结合形成多层组合拱，扩大支护结构的有效承载范围，提高支护结构整体性和承载能力。

4 注浆设备材料及工艺

4.1 注浆设备材料

（1）注浆材料与注浆管：水泥浆为普通425#硅酸盐水泥、水玻璃双浆混合浆，双浆配合比为：水玻璃用量为水泥重量的3%。水泥浆中水：水泥混合比为1：2。锚注加固采用麻绳和快硬水泥进行封孔。注浆管采用规格为直径×壁厚=24mm×2.5mm的普通钢管焊接制作，注浆管长度为1800mm，在杆体周围预留五花型注浆孔，注浆孔规格为φ6mm，间距为100mm。注浆管靠近外侧的一端留有丝口，丝口段长100mm，和φ19mm高压阀快速接头连接，用于高压注浆。（2）注浆设备：注浆设备主要为注浆泵，型号为DL308型风动注浆设备，主要技术参数见表1。

4.2 注浆施工工艺

（1）工序：钻孔→安装注浆锚杆杆体→安装注浆管→固定好注浆管→封孔→注浆→拆下注浆设备→锚固注浆锚杆。（2）注浆孔布置：每排布置7个注浆孔（底板2个、两底脚各1个、拱顶3个），拱顶注浆孔采用五花型布置，注浆孔直径27mm，深2000mm，注浆孔间距2000mm，排距2000mm（见图1）。（3）安装注浆管、封孔：安装注浆管时，将预先准备好的注浆管投入到注浆孔，注浆管深入注浆孔1.7m，注浆孔深不得小于1.7m，注浆孔外预留不超过100mm的丝口；封孔：先用麻绳绕注浆管将其四周封堵严密，然后用2～3块快硬水泥药卷均匀将钻孔封堵严密，确保不漏浆。（4）注浆：配制水泥浆：根据当班锚注加固用量，按水灰比取足量清水和水泥（筛去杂质）分别加入到拌料桶内，使用风动搅拌器搅拌均匀，搅拌时间不少于5分钟。水泥浆配比完成后，再按双浆配合比比例加入水玻璃，使用风动搅拌器搅拌均匀。

注浆：注浆前严格按照要求将注浆管与注浆泵连接，然后缓慢开动注浆泵以检查与注浆泵连接的注浆管是否通畅、连接是否牢固，缓慢开闭2～3次。开动注浆泵进行注浆，注浆泵开启后，方可加入注浆液。注浆时，由专人观察注浆管及注浆孔情况，待注浆孔注满浆时，关闭注浆泵。关闭注浆泵的同时，将注浆管处的高压阀关闭，防止高压浆液流出，等待注浆体凝固12小时，凝固期内严禁将高压阀打开或卸下，凝固完毕后方可卸下连接头。注浆时每个孔都应一次性注满，其过程中停滞时间不得超过1分钟，否则会堵管，注浆时若出现跑漏浆液的现象，在不停机的情况下，应及时用麻绳、快硬水泥封堵。

清洗设备：每次注浆作业完毕后，必须用清水将搅拌桶内外清洗干净。

5 锚注加固技术应用效果

注浆后在刷扩区巷道拱顶、帮部、底板分别布置测点，通过现场数据分析，注浆后巷道围岩变形速度明显减小，巷道稳定下来，保证了南十一采区后续工程的如期进行，同时为今后类似地质条件下巷道支护提供了可靠的数据及理论参考。

6 结束语

（1）在围岩破碎松散的岩巷中，采用锚网喷联合支护再进行注浆加固的方法具有施工工艺简单、劳动强度低、施工速度快、作业安全等特点，且施工质量是其他支护形式无法达到的。（2）锚注加固后巷道围岩与支护层无明显变形，有效提高了支护结构的整体承载能力，控制了巷道围岩变形，避免了对巷道的再次破坏。

参考文献：

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