軟巖巷道預(yù)應(yīng)力錨注支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究

吳鵬飛

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)正明煤業(yè)，山西 左權(quán) 032699）

引言

由于人類對(duì)煤礦產(chǎn)業(yè)的需求不斷增加，導(dǎo)致礦井的開采深度不斷的加深，這對(duì)我國(guó)的礦區(qū)中近幾年來面臨的巷道預(yù)應(yīng)力圍巖的穩(wěn)定性造成一定的危害。軟巖巷道圍巖具有一定的特殊性，所以需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員對(duì)錨注支護(hù)的形式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，這對(duì)于軟巖巷道錨注支護(hù)的穩(wěn)定性起到關(guān)鍵性的作用。

1 錨注支護(hù)技術(shù)在軟巖巷道中應(yīng)用的原理

錨桿是巷道支護(hù)的重要組成部分也是巖漿管的一種，通過巖漿管對(duì)松散和破碎的圍巖注射巖漿加固，最后用較快的速度來噴出混凝土封住圍巖，這種新型的支護(hù)形式是由噴漿和錨噴支護(hù)組合而成的，注漿和錨噴兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行組合從而形成這種新型的錨注支護(hù)，并且它的使用范圍比較廣泛，同時(shí)具有教導(dǎo)的效果。當(dāng)前的聯(lián)合支護(hù)是由多種形式組成的并且可以共同組成支護(hù)結(jié)構(gòu)，還可以運(yùn)用到二次支護(hù)中。二次支護(hù)在應(yīng)用的過程中需要考慮到時(shí)間問題，既不要支護(hù)過早，也不要支護(hù)過晚。支護(hù)過早會(huì)造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞，由于巷道圍巖內(nèi)部的巨大裂隙還沒有得到充分的緩解會(huì)給支護(hù)結(jié)構(gòu)造成一定的壓力。其次如果支護(hù)的時(shí)間過晚會(huì)導(dǎo)致圍巖內(nèi)部的裂隙越來越多，容易導(dǎo)致巷道變形致使整個(gè)巷道失去穩(wěn)定性。

在二次支護(hù)中運(yùn)用錨注支護(hù)的方式，在松散破碎的圍巖中注入漿液使圍巖膠成為整體，有效的提高了圍巖的承載能力，使松散圍巖和支護(hù)組成一個(gè)整體，從而相互作用相互穩(wěn)固。松散圍巖在動(dòng)壓的作用下和原漿的振動(dòng)頻率相同，所以他們的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性更強(qiáng)，不容易造成破壞，并且在巖漿注射到噴層壁后會(huì)使縫隙更加的密實(shí)，能夠使荷載能力更為均勻的作用到噴層和支架上，大大的降低出現(xiàn)應(yīng)力的集中點(diǎn)，進(jìn)而能夠有效的防止產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)對(duì)圍巖造成的破壞，提高支護(hù)的效率。錨注支護(hù)是對(duì)錨桿進(jìn)行注漿，注入的漿液會(huì)將圍巖中的空氣排出進(jìn)而將縫隙填滿，避免圍巖出現(xiàn)風(fēng)化現(xiàn)象，圍巖的整體性和穩(wěn)定性加強(qiáng)，起到防水和防滲的作用。

2 注漿加固技術(shù)的原理

通過對(duì)無縫鋼管的冷拔和焊接工藝技術(shù)組成注漿錨桿，從錨注的特點(diǎn)來分析不僅可以起到錨固的作用，還可以當(dāng)做注漿管對(duì)圍巖進(jìn)行注漿，錨固和注漿的充分結(jié)合形成新型的注錨，應(yīng)用到軟弱破碎的巖層上。注漿加固是在原本支護(hù)機(jī)構(gòu)上通過在軟弱破碎的巖層中注入漿液，促使原本的圍巖更為堅(jiān)固和穩(wěn)定，承載能力更大，柔韌讓剛和剛性支護(hù)的充分作用加強(qiáng)了圍巖的承載能力，在原本的支護(hù)結(jié)構(gòu)上相互補(bǔ)充構(gòu)成支護(hù)體系。“網(wǎng)噴索和錨注”的三維協(xié)控圖，如圖1所示。

圖1 “網(wǎng)噴索和錨注”的三維協(xié)控圖

從5 個(gè)方面來分析其加固原理。首先采用注漿技術(shù)封堵圍巖的裂縫，防止風(fēng)水浸入到圍巖造成對(duì)圍巖自身的瓦解。其二，注漿技術(shù)可以將松散的圍巖凝固成一個(gè)整體，加大巖體的強(qiáng)度和承受能力。其三，錨固作用可以補(bǔ)充錨桿變形前組合功能的損耗，進(jìn)而避免了因錨桿組合變形對(duì)錨索吊承載能力的不良影響。其四，注漿和噴層的聯(lián)合促使圍巖荷載能力更為均勻。其五，錨注和原有支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用形成交叉疊加承載圈，促使圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)成為相互作用的一體，促使巷道更加穩(wěn)定。

3 應(yīng)用到不穩(wěn)定巖層中

錨注支護(hù)結(jié)合不穩(wěn)定巖層的具體情況可以分為加固類巷道、修復(fù)類巷道和新掘類巷道，需要結(jié)合各個(gè)類型的巷道圍巖特點(diǎn)和承受能力特點(diǎn)運(yùn)用相應(yīng)的類型錨注支護(hù)。錨注支護(hù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到軟巖巷道中[1]，并且能夠使錨桿支護(hù)或者注漿支護(hù)出現(xiàn)的問題更好的解決?；夭上锏赖牟环€(wěn)定支護(hù)問題可以通過采用錨網(wǎng)噴注聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨網(wǎng)帶噴注聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解決。原錨噴支護(hù)和U 型鋼支護(hù)無法充分的解決軟巖動(dòng)壓巷道中的問題，然而通過采用錨注支護(hù)對(duì)原支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固后，可以有效的加大動(dòng)壓承受作用，采用這種方式可以更好的解決軟巖動(dòng)壓巷道中不穩(wěn)定的支護(hù)問題。

我們將錨噴一次支護(hù)和錨注二次支護(hù)相互結(jié)合應(yīng)用到軟巖地層水倉(cāng)中，通過實(shí)驗(yàn)證明采用了錨注支護(hù)后可以更好的解決軟巖水倉(cāng)中出現(xiàn)的滲水問題。首先對(duì)加固類剛到進(jìn)行分析，由于局部的變形和破壞產(chǎn)生穩(wěn)定類問題，然而對(duì)于斷面或者是進(jìn)行過修復(fù)的圍巖比較完整的巷道這些統(tǒng)稱為加固類巷道，可以結(jié)合裂隙的發(fā)展程度運(yùn)用相應(yīng)的錨注加固方式，如果裂隙的發(fā)育速度較快可以利用注漿錨桿進(jìn)行注漿起到加固作用，這種方式主要應(yīng)用于裂隙較大的填充，裂隙發(fā)育問題不嚴(yán)重時(shí)加固時(shí)可以采用端錨內(nèi)注漿錨桿的方式，可以更好的加大注漿的壓力，促使也將可以對(duì)圍巖的整體裂隙進(jìn)行加固。

新掘類巷道可以采用二次支護(hù)施工的方法進(jìn)行加固，通過對(duì)錨桿類型的分析可以分成兩種支護(hù)形式，其一是利用普通錨桿進(jìn)行錨噴支護(hù)作業(yè)其二是可以采用短毛內(nèi)注漿錨桿和噴網(wǎng)帶支護(hù)進(jìn)行注漿加固，如果注漿的壓力不大可以采用普通內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)注漿壓力較大時(shí)可以利用端錨內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行作業(yè)。最后一點(diǎn)是修復(fù)類巷道，一種是先采用注漿技術(shù)進(jìn)行加固，之后采用普通錨桿注漿進(jìn)行以此支護(hù)，最后一步是采用錨注進(jìn)行加固。

4 針對(duì)錨注支護(hù)施工中的要求

錨注支護(hù)施工技術(shù)中首先要考慮的是頂板的管理，敲幫問頂制度是每個(gè)掘進(jìn)工作面中必須要嚴(yán)格執(zhí)行的一項(xiàng)工作。在開展這項(xiàng)工作的過程中需要有一名經(jīng)驗(yàn)深厚的老工人帶領(lǐng)開展，一名工人負(fù)責(zé)觀察，另一名工人負(fù)責(zé)敲幫問頂，并且要按照從外向內(nèi)的原則逐段進(jìn)行。在保證這項(xiàng)工作沒有任何危險(xiǎn)后，再由其他工人方準(zhǔn)進(jìn)入到工作中。其次，當(dāng)在開展掘進(jìn)工作時(shí)如果碰到下列四種問題就需要停止工作，保證每個(gè)受到威脅的工作人員撤出危險(xiǎn)區(qū)，并及時(shí)向礦區(qū)的相關(guān)單位或者部分進(jìn)行匯報(bào)[2]。1）當(dāng)頂板受到圍巖作用下的壓力時(shí)導(dǎo)致支護(hù)變形速度快速增加時(shí)。2）瓦斯等相關(guān)的有害氣體超過一定的限量時(shí)，溫度迅速降低時(shí)。3）在采煤或者掘進(jìn)工作面時(shí)圍巖外移、內(nèi)部的涌水量增大有突發(fā)預(yù)兆的情況下立刻停止作業(yè)。4）巷道頂板出現(xiàn)嚴(yán)重的離層時(shí)，大量的錨桿失去效果的情況下要停止作業(yè)。其三，要保證掘進(jìn)工作面中所有的巷道沒有任何阻礙，支護(hù)保證完好并且清潔衛(wèi)生。每個(gè)崗位的工作人員都要擔(dān)負(fù)起相應(yīng)崗位的責(zé)任，現(xiàn)場(chǎng)交接班制度要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度，嚴(yán)格按照重要線進(jìn)行施工，并且管和中腰線都要采用好的，保證工程施工的質(zhì)量，要嚴(yán)格禁止所有的職工空頂或者在危險(xiǎn)的情況下作業(yè)。相關(guān)的施工單位每天要對(duì)每個(gè)班的所有打錨桿進(jìn)行拉力測(cè)試，在所有的打錨桿中抽出幾條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)針對(duì)頂部打錨桿可以抽出兩條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，幫部打錨桿可以抽出一條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)的打錨桿上做上相應(yīng)的標(biāo)記。頂部打錨桿的壓力達(dá)到8 t 即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，幫錨桿達(dá)到6 t 即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于沒有達(dá)到相應(yīng)要求的要進(jìn)行二次抽查，并對(duì)其中的原因進(jìn)行分析，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求為止。第五對(duì)于巷道掘進(jìn)過程中，相關(guān)的部分提供相關(guān)的巷道地質(zhì)資料，在對(duì)地質(zhì)變化進(jìn)行預(yù)計(jì)前要制定出相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)調(diào)整計(jì)劃。最后在每次換班后，上崗的施工人員都要對(duì)錨桿進(jìn)行認(rèn)真的檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有實(shí)效錨桿時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)打，通過對(duì)一些列的施工修復(fù)合格后，方可進(jìn)入到迎頭施工作業(yè)中

5 樹脂錨桿和噴射混凝土的要求

在對(duì)錨桿進(jìn)行鉆眼前要實(shí)際要鉆眼的部位，并做上相應(yīng)的標(biāo)記，錨桿眼的角度要盡可能的按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，錨桿眼的深度必須要按照相應(yīng)的要求進(jìn)行鉆眼。當(dāng)完成鉆眼后可用壓風(fēng)機(jī)或者壓水機(jī)消除眼中的巖粉，當(dāng)對(duì)煤層或者軟巖進(jìn)行打眼時(shí)，不要來回的拉拽煤電鉆的鉆桿，防止眼徑擴(kuò)大。安裝前要對(duì)錨眼桿到方向、位置和深度以及平直度進(jìn)行檢查保證符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，還要對(duì)錨固劑好桿體進(jìn)行檢查如果出現(xiàn)一項(xiàng)不合格就無法進(jìn)行安裝。在噴射混凝土?xí)r要盡量保證混凝土的厚度均勻并要滿足相應(yīng)的參數(shù)，切記不要采用露噴、落噴、手噴的現(xiàn)象，避免在注漿的過程在中出現(xiàn)跑漿漏漿的現(xiàn)象影響到施工。支護(hù)注漿時(shí)要保證錨漿桿孔的間距好排距相等，并要求和巖面垂直，在巷道錨桿底腳部注漿角度大約在30°～45°之間，要嚴(yán)格要求孔的深度，并和錨桿的長(zhǎng)度相匹配。

6 結(jié)語

總而言之，軟巖巷道預(yù)應(yīng)力錨注支護(hù)技術(shù)，要結(jié)合錨注聯(lián)合支護(hù)方案進(jìn)行，并對(duì)軟巖巷道中的各個(gè)支護(hù)錨桿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以有效的保證軟巖巷道圍巖的變形情況，加強(qiáng)巷道的穩(wěn)定性。錨注支護(hù)應(yīng)用到軟巖巷道中可以保證礦井的安全性。