大断面硐室锚注复合加固技术研究

陈兴隆

摘 要：文章针对常村煤矿21区机尾硐室在回采动压的影响下，硐室变形严重，难以支护的难题，提出锚注复合加固技术，针对锚固加固的机理进行了分析，对工程实践中的各项支护参数进行了详细的阐述，通过对施工后的硐室断面顶底板相对位移进行观测，可知锚注复合加固方式对硐室变形起到了良好的控制作用，支护效果较好。

关键词：硐室；支护；锚注；加固；观测

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0174-02

1 工程概况

义煤集团常村煤矿21区机尾硐室断面为直墙半圆拱型，净宽6.8 m，直墙高2.5 m，净高为5.9 m。硐室围岩主要为炭质泥岩，硬度系数f为2～3，硐室投入使用后，由于硐室断面大且围岩塑性变形较大，在矿山压力的影响下，硐室变形严重，极易发生片帮及局部冒顶现象，支护较为困难，时常需要扩修，严重影响硐室的使用。因此，为了从根本上解决该问题，保证21区机尾硐室在整个服务过程中的安全，从根本上改变复杂困难条件下大断面永久巷道支护难题，提高巷道支护效果，在对硐室顶底板岩性、力学参数及围岩松动圈的影响范围进行测试的基础上，提出锚注复合加固技术。

2 加固机理分析

①锚网索注浆复合加固技术综合了锚杆加固及注浆加固优点，与传统锚喷技术相比，其浆液能够充填至围岩裂隙中，明显改变巷道围岩的力学性质，使破碎围岩胶结成一个整体，提高松动圈范围内围岩的强度及其稳定性。

②由于在锚注加固体系中，通过注浆可以使锚杆杆体、钻孔及围岩岩体之间的空隙全部充填，提高了围岩承载能力的同时，使锚杆形成的组合拱的强度提高，从而有效控制巷道变形，延长巷道使用年限。

③从工程实践可知，水对围岩有软化与腐蚀的作用，特别像炭质泥岩这种软岩，遇水极易膨胀，所以，注浆后，通过浆液充填围岩裂隙，有效的阻断流水通道，有效防止围岩发生严重塑性变形。

3 锚注支护参数及工艺

结合常村煤矿21区机尾硐室的围岩特性，经方案对比分析，确定对硐室采用支护结构型式为二次支护，先进行锚网喷一次支护，二次支护为锚注，从而形成复合加固结构。

3.1 主要支护参数

支护所用的材料主要包括：高强锚杆、内注浆锚杆、钢丝绳、树脂锚固剂、空心快硬水泥药卷、水泥、喷射用混凝土等。

①高强锚杆：长度2 250 mm，间排距700×700 mm；2层高强锚杆：长度2 600 mm，间排距700×700 mm。

②顶帮注浆锚杆：顶、帮的注浆锚杆规格为Φ20×2 000 mm，采用1/2"黑铁管制作，壁厚4 mm，杆体上顺序钻有Φ6 mm注浆孔，封孔采用快硬水泥药卷。巷道全断面布置注浆锚杆，间排距1 500×1 500 mm。

③底角注浆锚杆：底角注浆锚杆规格同顶部锚杆，排距1 500 mm，距离底板高不超过100 mm，下扎角度30?～45?。

④喷射混凝土：初喷层厚度70～80 mm，复喷层厚度50～70 mm，配合比为水泥：黄砂：片石1：2：1.5。

3.2 注浆参数

3.2.1 注浆材料

注浆材料的科学选择是注浆技术中不可分割的部分，浆液的可注性及其凝结后的力学性能，是决定注浆效果的关键因素。在实践中，通常采用普通硅酸盐水泥加水玻璃浆液。水泥选用425或525#的普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度应为45 Be、用量为水泥重量的3%～5%。浆液的水灰比一般为0.7：1～1：1。详细浆液配比如表1所示。

3.2.2 注浆量

由于围岩在岩性，松动圈范围等方面存在差异，所以，围岩在吸浆量上存在较大的差别。在注浆过程中，为保证合理的单孔注浆量，根据近几年注浆实践经验，在常村煤矿受动压影响的巷道中注浆，实际注入量以每孔取3～5袋水泥（每袋水泥50 kg）的水泥浆液为宜。注浆压力应以1.5～2.5 MPa为准，最大注浆压力可为3 MPa（主要考虑底角注浆锚杆），单孔注浆时间取20～30 min为宜（注浆施工工艺流程如图1所示）。

4 矿压观测分析

为检验硐室采取锚注复合加固后的效果，对硐室断面顶底板相对位移观测，在观测前，采用采用双“十字交叉”布置测点，观测结果见图2所示，由结果可知：巷道断面相对位移主要发生在施工完成后1～15 d之内，巷道顶底相对位移最大为82 mm，两帮最大相对位移为89 mm，18 d以后逐渐趋于稳定，表明锚注复合加固方式对硐室变形起到了良好的控制作用，支护效果较好。

5 结 论

①从对硐室进行锚注加固后的效果可知，锚注复合加固技术提高了围岩承载能力，使锚杆形成的组合拱的强度提高，有效控制巷道变形，延长了硐室的使用年限。

②针对软岩大断面硐室采用锚注复合支护形式，锚杆在对围岩起到锚固作用的同时，兼作注浆管，对围岩进行注浆，提高松动圈范围内围岩的强度及其稳定性。

参考文献：

[1] 毕善军，谭小宁.大断面硐室锚注修复加固技术[J].矿山压力与顶板管理，2005，（4）.