玻璃钢纤维中空注浆锚杆支护在煤矿中的应用

摘 要：双河煤矿新区3#层由于受采深及矿压影响，造成煤（岩）体破碎、松散，特别是在掘进施工巷道时，巷道片帮严重、两帮位移量明显，传统普通锚杆（玻璃钢帮锚杆）支护无法满足巷帮支护的需求。为从根本上解决这一难题，决定采用玻璃钢纤维中空注浆锚杆帮支护试验，取得了良好的支护效果。

关键词：玻璃钢纤维；空注浆锚杆；注浆泵；巷道

1 玻璃钢纤维中空注浆锚杆支护原理

（1）加大弱面上的摩擦力，相当于提高围岩体的粘聚力和内摩擦角，增大煤（岩）块内相对位移的阻力，从而提高围岩的整体稳定性。

（2）对破碎、松散煤（岩）体，由于浆液痛过玻璃钢纤维中空锚杆在裂隙中的胶结作用，使破碎岩块重新胶结成整体，形成一个可以承受外载的注浆壳，使之与巷道支架共同承载，形成稳定的承载拱，充分发挥围岩的自稳能力。见图1。

图1 注浆加固支护结构支护机理

1-普通金属锚杆；2- 中空注浆锚杆；3-喷层与金属网；4-注浆扩散范围；5-锚杆作用形成的岩石拱；6-喷层作用形成的组合拱

2 中空注浆锚杆参数、注浆参数及工艺过程

2.1 中空注浆锚杆的基本参数

外径：25mm

长度：2000mm

内径：12mm

抗拉强度：≥550MPa

抗拉力：≥200KN

锚固力：≥200KN

尾部螺纹承载力：≥90KN

剪切强度：≥110MPa

扭力：≥ 70N·m

2.2 注浆参数及工艺过程

（1）采用双液浆，即水泥浆和水玻璃。水灰比为0.60，水泥浆和水玻璃的比例为1：0.035，采用镇江安达QZB-50/6型双液气动注浆泵注浆。

（2）注浆压力：一般控制在2.0MPa以内，正常不超过3.0MPa，由低到高缓慢升压，以使浆液渗透到围岩裂隙中去。

（3）注浆量：由于围岩裂隙差异，每孔注浆量一般在2～20kg水泥，先注孔可达10kg以上，如果注浆量过大，说明裂隙太大或沿某一通道浆液流失，起不到封水或加固围岩的作用，应停止注浆检查原因。

（4）扩散范围：浆液的扩散范围与裂隙大小、浆液浓度、注浆压力有关，扩散半径在1.0～2.0m左右。

（5）注浆时间：在满足压力、注浆量、扩散范围的前提下灵活掌握。

（6）运料与拌浆：即将水泥与水按规定水灰比拌制水泥浆，保证在注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，并根据需要调整浆液参数。

（7）孔口管路连接：应注意前方注浆情况，及时发现漏浆、堵管等事故，并掌握好注浆量及注浆压力，及时拆除和清洗注浆阀门。

（8）注浆必须保证连续进行，事先把需要注浆的孔设置好中空注浆锚杆，如果注浆仃止，必须用清水立即冲洗注浆泵及管路，保证管内与泵内不残留浆液。

3 中空注浆锚杆的经济效益

在巷道的侧压较大，普通支护采用的玻璃钢锚杆已无法满足巷道的支护要求，本文以鸡西分子公司双河煤矿为例，通过新区上部3#层机轨合一巷实践，使用中空注浆锚杆比普通玻璃钢锚杆有较好支护效果，比较经济。

新区上部3#层机轨合一巷长450m，宽4.4m，高3.5m。巷道开掘时，帮支护采用第一排全程锚杆，下三排普通玻璃钢锚杆，配合金属网全封闭巷道。

每米巷道帮支护费用A=2×全程锚杆单价+6×玻璃钢锚杆单价+×金属网单价。

随着巷道的施工，两帮压力日趋显现，两帮移近两打1.5-2.0m，造成巷道已无法正常使用，为保证巷道正常使用，解决巷道支护所出现的问题，决定对新区上部3#层机轨合一巷进行开帮，使用中空注浆锚杆注浆实践，使巷道两帮的移近量得到了很好的控制。

开帮每米支护费用B=1×全程锚杆单价+3×玻璃钢锚杆单价+金属网单价。

巷道初期开掘时使用中空注浆锚杆，则巷道两帮移近量会在允许的范围内，免去了巷道的二次恢复。

每米巷道帮支护费用C=2×全程锚杆单价+6×中空注浆锚杆单价+金属网单价。

通过比较，中空注浆锚杆注浆，则巷道开掘时每米巷道帮支护可减少费用为：

△1=A+B-C=1×全程锚杆单价+9×玻璃钢锚杆单价+金属网单价

=1×36.2+9×27.1 +113.4-6×45=123.5元。

开帮450米可节约帮支护费用D=450×△1=55575元。

使用中空注浆锚杆，可避免巷道的二次开帮，既节约了时间和劳动力，又有经济效益。以上效益对比还没有算恢复出货工人工资费用和运输电费费用，占用设备租赁费用。

中空注浆锚杆能在锚杆全长充分锚固，并能在开挖后立即提供一定的支护抗力，抑制围岩的松动和变形，避免或缓减工程施工及使用期间塌方冒顶事故或其它病害的发生，特别是杆体周围具有足够而均匀的保护层厚度，大大增强了锚杆的耐久性。这些隐含的经济效益则是玻璃钢锚杆所无法比拟的。

4 结束语

中空注浆锚杆体系能确保锚杆杆体与孔壁间注浆饱满，充分发挥锚杆的锚固效应。在岩体开挖后能立即提供支护力（托板力或预应力），有效地保护煤（岩）体的固有强度，阻止围岩的松动和变形，增强了巷道的稳定性。其杆体有足够的浆液包裹，大大提高了抵抗腐蚀的能力，显示出良好的耐久性。可避免或缓减塌方、冒顶事故及其它工程病害的发生，隐性经济效益是不能低估的。

总之，中空型注浆锚杆体系结构新颖、技术先进、质量可靠，是对矿压大、帮壁破碎巷道支护发展跨越式的改革。对地层的适应性强，耐久性好，具有广阔的发展前景.它的出现和发展是当今我国锚固技术进步的一个标志。

参考文献

[1]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社.

[2]中国矿业学院，等.井巷工程[M].北京：煤炭工业出版社.

作者简介：张建民（1965-），男，本科学历，工程师，1985年毕业于抚顺煤炭工业学校，采矿专业，现在从事技术管理工作。