采动压力区巷道“双股笼形注浆锚索”加固技术

２００８年第５期　小毒　晨舛技　８ｌ　采动压力　区巷道“双股笼形注浆锚索＂加固技术　周　涛　（兖州煤业有限公司鲍店煤矿，山东邹城２７３５１３）　摘要双股笼形注浆锚索克服了以往注浆加固技术的不足，集钢性支护、柔性支护于一体，适用于采动压力区、应力集中区等条件复杂的巷　道加固。为巷道的加固支护提供了一套可靠有效的支护技术方案。　关键词双股笼形锚索注浆支护　中图分类号ＴＤ７４３　文献标识码Ｂ　Ｔｈｅ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ”Ｔｗｏ—ｃａｇｅ—ｓｈａｐｅａ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ”ｉｎ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｄｙｎ￣ｃ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｒｏａｄｗａｙ　　・Ｚｈｏｕ　Ｔａｏ　（Ｂａｏｄｉａｎ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ，Ｙａｎｚｈｏｕ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．，Ｚｏｕｃｈｅｎｇ　２７３５１３　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂａｍｅｔ　Ｔｗｏ—ｃａｇｅ—ｓｈａｐｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｈａｖｉｎｇ　ｏｖｅＩ℃ｏｒｎｅｄ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ　ｔ　ｏｆ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ．ｍａｋｅ￣ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｓｕｐｐｏ￣ａｎｄ　ｌｆｅｘｉｂｌｅ　ｓｕｐ—　ｐｏｒｔ　ｉｎ　ａ　ｂｏｄｙ．＇Ｉｈｅｍｆｏｒｅ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｒｏａｄｗａｙ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓ￣ｅｓｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ＳＯ　Ｏｉｌ．Ｔｈｅｒｅ　ｈａｖｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｕｐｐｏｒｔｔｅｈｎｉｃａｌ　ｐｍｇｒａｍｆｏｒｔｈｅ　ｒｏａｄｗａｙ’Ｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｓｕｐｐｏｒｔ．．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｔｗｏ—－ｃａｇｅ——ｓｈａｐｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｓｕｐｐｏｒｔ　鲍店煤矿五采区第一轨道上山中部车场及５０４变　电所２１６ｍ范围的巷道位于５３０７工作面的正下方，巷　１加固技术方案选择论证　道顶板与煤层底板间距在４．２～７ｍ，并受Ｖ—Ｆ１０８断　本次施工前，充分分析了以往“管式注浆锚杆、普　层的影响，围岩裂隙极其发育，整体性较差。另外此段　通注浆锚索加固”技术的不足。　巷道在以往其它工作面开采期间，受较为严重的侧向　当年用“管式注浆锚杆”施工的“鲍店煤矿北翼一　动压影响，围岩整体性发生较大破坏，当时采用ｕ型钢　采区的轨道和皮带”两石门均位于３煤底板太原组内　可缩性支架配合金属网和喷射砼支护进行修复，但由　的灰黑色泥岩至五灰之问的地层中，主要岩层包括黑　于该巷围岩已经风化且裂隙极其发育，承载能力极低，　色泥岩、深灰色粉砂岩、浅灰色铝土质泥岩，局部为三　围岩仍处于不稳定状态，局部变形明显。　灰、薄煤层（４，５，６，８上，８下煤）等，巷道埋深在４１０～　为避免该段巷道在动压作用下再次发生严重的破　４３０ｍ之间，其岩层松软、破碎，属典型的软岩巷道。近　坏，需要对该段巷道进行超前加固措施，满足正常行　几年从锚注加固巷道的现场来看，巷道虽没有较大的损　人、运输安全生产要求。　坏，但整体位移量还是比较大，现场大部分注浆锚杆从　托盘处拉断。管式注浆锚杆存在着管壁较薄易锈蚀、抗　＊收稿日期：２ｏ０８—０９—１７　作者简介：周涛（１９７Ｏ一），男，工程师，１９９３年毕业于北京煤炭工业　拉强度极低、位移变形控制作用差等诸多不足。普通注　学校，地下采煤专业，现在兖州煤业有限公司鲍店煤矿工作。　浆锚索则存在着锚索与注浆体结合力不足的缺点。　药、放小炮，断层附近严禁放大炮。　段安设两部运输机，如图１Ｏ所示；当在工作面回风平　２．２合理确定放顶步距，一次性回撤断层外侧支架　巷下部或运输平巷以上小于２０ｍ的范围内遇到走向断　当断层与工作面基本平行时，在其暴露出煤壁阶　层时，可平行走向断层布置上、下顺槽，使区段煤柱与　段，不能进行正常的回柱工作，在断层范围内应扩大控　断层煤柱合并，以减少煤柱损失，并每隔一定距离开掘　顶距，到断层进人采空区后再一次回收完断层外侧支　斜巷或石门与上下平巷相通。如图１ｌ所示。　架，如图８所示的情况不能放顶。图９所示的情况应　一次回收外侧回排支柱。　４结束语　３工作面过走向断层　炮采工作面过断层是一项十分复杂的工程，应根　据现场揭露的断层情况，准确判断出断层的性质和产　对于工作面在所遇到的走向断层，若其在工作面　状，以采取相应的技术措施。实践证明采取上述方法　揭露的范围较小可强行通过。当工作面中部遇到落差　是具有可操作性的，能取得工作面过断层时的安全生　较小但影响范围大的走向断层，可将工作面分为上、下　产。　８２　娃晨舛技　２００８年第５期　在本工程施工中，在多方调研的基础上，确定了　“双股笼形注浆锚索”超前加固施工技术。　２双股笼形注浆锚索技术的作用机理　“双股笼形锚索”采用特殊加工工艺方法制成。单　股锚索钢绞线西１５．２４　ｍｉｌｌ、Ｉ　Ｘ　７标准型，为高强度、低　松驰、韧性好的预应力钢绞线，强度级别为１８６０ＭＰａ，　单股破断载荷不低于２５０ｋＮ。　双股笼形注浆锚索技术是利用水泥浆液把围岩和　各种弱面充实，并把弱面和四周岩体重新胶结起来，实　现全长锚固，然后将其锚固范围内的岩层用双股高强　度笼形锚索加固。在锚索的压应力作用下，其锚固范　围内的岩层产生压缩，使其形成一整体。　．　３注浆锚索选型、材料、设备、施工工艺　３．１注浆锚索选型　通过测试发现巷道围岩在小于０．８ｍ的范围内相　对较完整，加固施工过程中从钻孑Ｌ时进度、成孔亦得到　进一步验证，但在超过０．８ｍ以外却存在明显的围岩松　动现象，个别孔深达３．９ｍ时，仍处于松动范围之内，因　此采用浅部、深部两种锚注加固方案。　经过分析论证将锚索的长度确定为２．２ｍ、４．５ｍ两　种规格。在松动圈小于１．５ｍ的巷道段超前加固时选　用２．２ｍ长的锚索，在围岩松动圈大于１．５ｍ的三岔门　交叉点、跨度较大的特殊地点选用了４．５ｒｎ锚索。　锚索托盘采用厚度１５ｒａｍ的钢板制作，长×宽＝　２００Ｘ　２００ｍｍ。　锚索间排距：２０００　Ｘ　２０００ｒａｍ。　锚固方式：先采用　５锚固剂对锚索进行端锚，然　后注水泥浆全长加固。　３．２注浆材料　注浆采用普通４２５＃硅酸盐水泥，每袋５０ｋｇ，加水　玻璃量为水泥重量的３％，其水灰比为水：水泥＝１：２。　封孔材料采用细棉纱和快硬水泥，封堵长度≥２００ｍｍ。　注浆管采用铝塑管，排气管采用内径４ｍｍ的塑料管。　３．３　注浆设备　采用ＺＱＢ一５０１６０型风动注浆泵，主要技术参数：　气源压力：０．５～０．６３ＭＰａ；　气缸直径：２５０　ｍｍ；　输出压力：６　ＭＰａ；　出浆量：５０Ｌ／ｒｎｉｎ；　耗气量：４２ｍ３／ｈ；　重量：１３０ｋｇ。　水泥浆搅拌机采用ＤＬ２０８型风动搅拌设备。　３．４　施工工艺　注浆锚索施工工艺主要包括：打眼一安装固定锚　索一安装固定好注浆管、排气管一封孔一注浆一上托　图１注浆锚索工艺系统图　盘、紧固锚索。示意图如图Ｉ。　４主要技术指标测试　４．１松动圈测试　通过对巷道围岩的浅部、深部进行锚注加固且经　受动压作用后的测试，围岩的声速得到明显的提高，一　般均大于１５００　ｍ／ｓ，明显地提高了围岩整体性。　４．２巷道周边收敛变形量测　围岩的两帮内挤和底鼓量相对较小，两帮平均内　挤量为１８ｒａｍ，平均底鼓量为２５ｍｍ，且变形量相对集中　在动压作用期间，可以说明锚注加固有效地控制住了　围岩的变形，保证了巷道在动压下的稳定。　４．３　围岩内部相对位移量测　巷道围岩内部相对位移的测试是在锚注后布置　的，每个断面布置四个测点，利用三点位移计测试，位　移计长度５．０ｍ，分别在２．０ｍ、３．０ｍ、５．０ｍ处固定测点。　测试结果表明，围岩内部各点相对于奄道围岩表面各　点的变形量非常小，最大不超过０．２５ｍｍ，与表面收敛　变形并不一致，说明围岩的整体性较好，真正形成了有　效的组合拱结构。　５主要社会经济效益　锚注加固其成本与金属支架返修成本相比降低了　７５％左右，每米巷道节省材料费用３４８０元，该工程可　节省材料费７５．８万元。　锚注加固技术有效地保证了巷道两帮岩体在动压　影响下不松散垮落，显著提高了巷道的承载能力，有效　地控制整体的移动，最大程度地减少巷道的松散变　形，为动压区、高应力区及复杂条件下巷道的支护加固　提供了一条新的途径。