注浆锚索的应用与研究

刘业兵 孙孝林 韩啸

新矿集团翟镇煤矿 山东新泰 271200

在采矿过程中，注浆锚索的应用可以在软弱岩层中开展施工工作，形成一定的支护作用与维护作用，预防对采矿工作安全性与稳定性造成影响，在一定程度上有利于全面提升采矿工作效果，因此，需要予以重视与应用。

1 试验巷道顶板岩性

本掘进巷道中煤层属于结构简单、厚度稳定的中厚煤层，煤厚为2.65-2.90m，平均2.73m，倾角为4°-9°，平均倾角为7°。

顶板岩性自上而下为：老顶岩性为浅灰色粉砂岩，厚2.0-10.84m，平均6.42m，以石英、长石为主，含炭质及植物化石，f=3.0；直接顶为黑色粉砂岩及煤4上分层，厚度为2.02-4.77m，平均3.40m，含1-3层煤4上分层，是典型的复合顶板，各分层间夹矸厚度不均一，f=3.0。

2 锚注加固结构与承载机理

2.1 性质分析

锚注支护实质上是将锚固支护技术和注浆加固技术的结合，利用中空的锚索兼做注浆管，在保证全长锚固的前提下，利用注浆材料改变围岩的性质，提高围岩的强度和自承能力，保持巷道的稳定。

2.2 锚注加固结构承载机理

通过锚注作用形成的加固拱结构，其承载机理主要反映在以下几个方面：

（1）注浆和固结改善了破碎围岩的物理和力学状态

浆液固化后，可充填和封堵围岩的裂隙，隔绝空气，减轻已破碎围岩的风化，防止围岩被水浸湿软化，从而降低围岩的本身强度。同时，注浆后松散破碎围岩被胶结成整体，岩体内聚力和内摩擦角得到提高，从而显著提高破裂岩体的承载能力。

（2）多层组合拱结构的可靠性与承载能力显著提高

注浆充填围岩空隙和裂隙，固化后配合锚索的锚固作用，可形成多层有效的组合拱结构，且支护体内锚索均转化为全长锚固，它将多层组合拱联成一个整体，共同承载，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。

3 注浆锚索技术参数，见表1

表1 技术参数

4 注浆锚索使用施工方法

（1）注浆锚索在迎头打设，打设完毕后，先进行涨拉，确保锚索锚固力符合要求。采用后期集中进行注浆（注浆拖后迎头不大于50m），锚索注浆完毕必须在间隔4-6小时以后涨拉，保证锚索锚固力达到规程要求。

（2）采用Ф22mm×6000mm的注浆锚索，每根锚索使用3根锚固剂，树脂药卷规格：Φ28×350mm，锚固力不小于200KN/根，涨拉预紧力控制在80-100KN，锚索外露不大于200mm。

（3）采用注浆锚索进行加强支护，施工期间，锚索距帮1200mm，注浆锚索绳垂直顶板打设。锚索布置方式为“之：字形布置，保证每排两根锚索。

（4）桁架、托盘。顶板加强支护采用锚索桁架，锚索桁架采用不低于11#工字钢或U型钢工，长度约1.3m，桁架两端各钻1个锚索孔。

（5）注浆配料。注浆液采用不低于325普通硅酸盐水泥，锚索注浆液水灰比1：1.5，浆液中掺加水泥注浆添加剂，掺量为水泥重量的8%。水泥注浆添加剂具有早强剂、超塑化剂、微膨胀成份等，使水泥基锚注加固注浆材料具有较好的早强与高强、自流态、微膨胀和耐久性等优良性能，从而改善锚注加固的效果。

（6）锚索的安装及封孔。锚索眼打设完毕后，进行注浆锚索的安装及封孔施工，安装前先将止浆塞套入锚索铁套管处，再将塑料套管套入锚索和止浆塞靠近，使止浆塞、塑料套管距锚索端头约300mm（送入眼中约10cm-20cm）。安装时，将树脂锚固剂放入眼中，用注浆锚索将药卷缓缓推向眼底，将锚索插入锚杆钻机套头后开动锚杆钻机，边搅拌边将锚索推至眼底，前半程用慢速后半程用快速，旋转约40秒，停止搅拌，但继续保持锚杆机的推力约1分钟后，缩下锚杆机。树脂锚固剂凝固1小时后进行涨拉和紧上托盘工作。

（7）注浆。

①注浆前，首先用水将注浆泵、搅拌桶、连接管路冲刷干净，并向搅拌桶内加入少量水，慢慢开风，对搅拌器和注浆泵进行试运转。

②配料时先加入清水，然后边搅拌边缓慢加入水泥，水泥不易加入过快以防卡主搅拌器。搅拌桶内料搅拌到一定的粘稠程度，加入添加剂快速搅拌，当配料比较稀薄时搅拌器减速进行缓慢搅拌，开始注浆。若水泥内有硬颗粒时，必须使用细筛子筛过后加入搅拌桶，确保注浆时不堵塞注浆管路。

③注浆时，先卸下锚索尾部的丝堵，将注浆器连接到锚索尾部的内螺纹上，慢慢扭紧注浆器，然后用注浆管路将注浆器与注浆泵进行连接。确保搅拌器和注浆泵正常运行，注浆泵注出的水有足够的压力，且各种管路和开关连接无误的情况下，可以进行搅拌注浆液[1]。

④注浆器及注浆管路完好、连接可靠后方可开始注浆，缓慢打开注浆泵的供风阀进行注浆，开始时注浆速度宜慢，并边慢速搅拌边注浆。注浆过程中，注浆泵正常均速工作时，可将注浆泵调到高速运转注浆。当发现注浆泵发出沉闷声音、压力表读书明显加大且注浆泵显示注不进浆液时，则先关闭注浆泵，再关闭注浆锚索尾部的截止阀，然后打开管路卸压阀对管路进行卸压，最后开启注浆泵使残留在管路内的浆液排出疏通管路。待故障处理完毕后方可继续进行注浆。注浆完毕后拆除注浆管路，取下注浆器进行封孔。重复以上操作程序继续进行下一根注浆锚索注浆。注浆过程中，当发现局部漏浆时，及时停止注浆，采用水泥进行封堵。注浆压力控制在5Mpa范围之内[2]。

⑤注浆后待浆液初凝，方可开启注浆泵上的截止球阀，然后卸下锚索尾部的注浆器，将锚索尾部的丝堵拧紧上牢[3]。

5 注浆锚索使用效果

（1）使用注浆锚索后，顶板未出现网兜、裂隙现象。

（2）根据顶板离层观测，使用注浆锚索后，顶板未检测出顶板离层。

6 结语

在采矿工作中，使用注浆锚索的施工方式，可以取得良好成效，上文研究中可以得知，在采用注浆锚索进行施工之后，顶板结构未见网兜问题或是裂隙问题，且定保检测没有发生离层的现象，因此，企业在未来施工的过程中，需要进一步探索注浆锚索施工技术的应用方式。