注漿錨桿支護施工技術(shù)在礦井開采工程施工中的應(yīng)用

周東升

（平煤神馬建工集團有限公司建井一處，河南 平頂山 467000）

1 注漿錨桿支護施工技術(shù)在礦井建設(shè)施工中的應(yīng)用

隨著礦井開采水平的延伸，我國多數(shù)礦井相繼進入深部開采，礦山壓力顯現(xiàn)加劇、變形速率快、變形量大，礦帶結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定[1]，目前的錨網(wǎng)噴或錨網(wǎng)索噴+壁后注漿支護后，礦井礦柱變形仍然比較嚴重，特別是隨著斷面的增大，頂板下沉、側(cè)壓、底鼓現(xiàn)象比較突出，支護難度大且支護成本高，嚴重制約著礦井的安全生產(chǎn)[2]。為確保施工安全，減少維修工程量，降低維修費用，保證礦井內(nèi)的持續(xù)穩(wěn)定，避免采區(qū)延遲投產(chǎn)，需要尋求一種更加合理的、滿足現(xiàn)狀的支護形式，高地應(yīng)力大斷面礦井綜合支護技術(shù)研究成為目前礦井安全建設(shè)所面臨的迫切任務(wù)之一。

1.1 注漿錨桿支護機理

注漿錨桿實質(zhì)為將錨固支護技術(shù)和注漿加固技術(shù)有機結(jié)合在一起，將空中錨桿作為主要注漿管，在保證錨固的前提下進行注漿，并且利用注漿材料改善礦井內(nèi)礦體的性質(zhì)，這樣可以提高圍巖的承載能力與強度，保持礦井內(nèi)的穩(wěn)定性[3]。

在礦井工程的理想狀態(tài)下，將注漿均勻的擴散分布于礦井開采工程的區(qū)域內(nèi)，并與整體的支護結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，形成支護圈。礦井中注漿錨桿與圍巖的共同作用下，特別是切向作用力，保證了礦井內(nèi)的承壓拱的穩(wěn)定性，提高礦井內(nèi)的承壓強度，增強了圍巖與被錨固體的承壓能力[4]。

1.2 注漿錨桿的設(shè)計原則

注漿錨桿設(shè)計的基本原則是讓壓分階段支護。礦井開挖后以“護”、“讓”為主，允許圍巖充分變形，以高強注漿錨桿端錨為主；待圍巖應(yīng)力和變形的劇烈調(diào)整基本結(jié)束后，以“支”、“限”為主，進行礦井內(nèi)中空注漿錨桿注漿工作，實現(xiàn)錨桿的全長錨固并對礦井的淺部圍巖進行注漿加固；由于深井內(nèi)的地應(yīng)力高、圍巖松軟，礦井圍巖的破裂范圍超過錨桿的錨固范圍[5]。

2 概括

一礦三水平下延戊一上山采區(qū)工程設(shè)計全長768.723m，礦井設(shè)計采用半圓拱形斷面，礦井凈寬1000mm，凈高4200mm，S凈=18.32m2，S掘=20.04m2，支護形式：礦井建井設(shè)計支護形式采用錨網(wǎng)索噴+注漿錨桿+注漿組合錨索支護支護。

該采區(qū)開采礦井位于李口向斜南翼，為地壘構(gòu)造，采區(qū)周邊被郟縣斷層、洛崗斷層、襄郟斷層和魯葉斷層切割，形成了復雜的地質(zhì)環(huán)境，所有礦產(chǎn)組的厚度差別不大，礦層正常穩(wěn)定，礦井所處層位無大型地質(zhì)構(gòu)造，只存在個別小型節(jié)理。

戊組礦層厚2.7m，傾角5°～9°，位于試點礦井底板位置，距礦井底板最近處為20.33m。

根據(jù)井檢孔資料及實際揭露礦層情況，試點礦井均布置在二疊系中統(tǒng)下石盒子組中，其主要的泥巖是以灰色、灰綠色為主，其次為灰色、灰白色以及灰綠色的細粒砂巖、中粒砂巖、粉砂巖及礦體組成。

3 注漿錨桿參數(shù)

注漿錨桿為?25×3000mm的中空注漿錨桿，間排距為1500×1500mm，9根/排，配CK2840型樹脂藥卷，1卷/根；錨桿螺母預(yù)緊力不低于30KN（頂板壓力大或頂板破碎地段，礦井內(nèi)部5根中空注漿錨桿空擋之間再補打4根、拱部間排距調(diào)改為750×750mm，幫部不變，計13根/排，同時拱部9根中空注漿錨桿掛網(wǎng)，金屬網(wǎng)為?6mm×80×80mm單層鋼筋焊接網(wǎng)），托盤規(guī)格為Φ150×10mm。

4 注漿錨索施工工藝及技術(shù)要求

4.1 施工工藝

在進行爆破后先對礦井進行錨網(wǎng)索噴（3根普通錨索）支護，然后滯后工作面10m～30m進行中空注漿錨桿支護，每排9根。支護到位后，7天內(nèi)圍巖變形量達到5mm/d或累計變形量≥100mm，應(yīng)及時對變形處進行二次注漿錨桿加固。

施工順序：打眼爆破→敲幫問頂→臨時支護→鋪網(wǎng)→打錨桿→噴漿→施工普通錨索→施工中空注漿錨桿→注漿。

4.2 技術(shù)要求

施工注漿錨桿時，用YT-28風鉆鉆孔，先開水門，再鉆孔；在鉆進過程中，鉆具必須與鉆桿保持直線，以防止鉆頭斷裂、夾緊或脫落。錨桿孔應(yīng)盡量垂直于礦井水平面或主裂縫，當水平面和裂縫不明顯時，應(yīng)垂直于礦井外圍，角度不得小于75°。安裝錨桿前，首先檢查孔深是否適當，否則“補眼”；錨桿安注時將藥卷依次送入孔內(nèi)，用錨桿頂至終孔位置，開動風動攪拌器或風動錨桿鉆機攪拌約30±5s，并緩慢推進使藥卷攪拌混合均勻，保持強度；錨桿推進到位后，風動攪拌器或風動錨桿鉆機停滯1min再緊固托盤，嚴防松動；使用風炮將錨桿螺帽緊固到位，滿足錨桿扭矩力要求。

5 支護監(jiān)測監(jiān)控

錨固力試驗采用mjy-300/80型錨桿拉拔器，位移觀測采用雙交叉點分布法，分層監(jiān)測采用LBY—3型分層儀對礦井頂板進行分層監(jiān)測。支撐完成后，根據(jù)需要在支撐段中間設(shè)置觀測段A。經(jīng)過60天的連續(xù)觀察，礦井表面位移觀測結(jié)果繪成曲線如圖1所示，頂板離層觀測曲線如圖2所示。

圖1 測面A礦井變形觀測曲線圖

由以上觀測數(shù)據(jù)可以看出，注漿錨桿施工后，礦井內(nèi)部各方面的變形均大幅減小，從現(xiàn)場來看，頂板沒有脫皮掉塊、鋼笆網(wǎng)彎曲等現(xiàn)象，礦井內(nèi)的支護基本維持在原狀態(tài)，礦井淺部、深部出現(xiàn)很小程度的離層，淺部離層量24mm、深部離層量6mm，底鼓量30mm。注漿錨桿可對礦井周邊范圍內(nèi)的圍巖進行錨固，通過注漿對礦層裂隙進行充填加固，進一步提高礦井內(nèi)支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖2 測面A頂板離層觀測曲線圖

6 結(jié)論

①注漿錨桿施工后用樹脂錨固劑固定，能夠及時提供預(yù)緊力，等同于雙錨雙注支護中二次樹脂錨桿的作用，及時加固了一次支護結(jié)構(gòu)；②錨桿注漿實現(xiàn)了由樹脂端錨變成全長錨固，漿液在注漿壓力的作用下向礦井內(nèi)周圍圍巖內(nèi)擴散，及時加固了圍巖，提高了圍巖的強度和抗剪切能力。