锚杆注浆在煤矿巷道中的实践

摘 要：在分析A地区煤矿巷道年久失修的基础上，对锚杆注浆技术的原理及其相关特征进行详细分析，并结合A地区井下煤矿巷道的修复问题，探讨锚杆注浆施工技术在煤矿巷道中的实际应用，从而确保良好的社会效益与经济效益，同时对今后修复煤矿巷道井下岩石破碎提供了工艺保障与实施经验。

关键词：锚杆注浆;煤矿巷道;技术原理;实践

中图分类号：TD353

引言：针对煤矿巷道井下岩质过软、破碎程度严重等问题，采用锚杆支护措施起到加筑作用。过去几年，国家及相关科研单位研发了多种利用锚杆组合提升巷道支护效果稳定程度的工艺手段，如锚网喷协同二次支护技术和封闭型金属伸缩支护技术等，然而受技术缺陷影响，施工返修现象过于频繁。近几年随着科学技术的发展，两种新型支护概念诞生，分别是高水速凝材料与U型金属架和伸缩锚杆配合注浆，以及锚喷锚杆注浆加强巷道岩体稳定性。相对另一种支护技术，锚杆注浆工艺在支护效果、复杂程度以及所需成本等方面有諸多优势。

一、锚杆注浆技术原理及其特点分析

1.锚杆注浆技术原理

锚杆注浆与锚喷工艺协同填缝，组合为具有层次感的拱型喷网、拱型锚杆紧缩和拱型液体驱散的整合性网络系统，加强了结构的承重力及其影响范围，使支护效果的稳定性及其承载性符合实际标准，结构示意图如下[1]。

2.锚杆注浆的特点

（1）周边存在缝隙，浆液填充裂缝形成密封，阻止气体进入其中避免了风化现象，降低了岩体的破碎程度，同时也杜绝了岩体遭受水浸影响岩质的可能，确保了岩体的稳定程度。

（2）锚杆注浆使岩体内部琐碎环境及其外部缝隙进行粘连，整合后围岩强度与稳定度得到提升，岩质相比过去其内部环境更加紧凑，锚杆、钢丝和岩体相互作用提高了岩体的承重强度。

（3）巷道岩体破裂后岩体内部过于松散，支护体与喷层容易受不规则力的影响，从而导致多种力聚集某处造成突破性损害，锚杆注浆可使岩体内部结构紧密充实，避免上述遭受破损的可能[2]。

（4）以往锚杆的性能较弱，承重力不强稳定性欠佳，通过注浆增强了锚杆的固化度与全长度，形成层次分明的拱型网络，各面均可受重，从而有效提升了巷道支护质量。

（5）应力在拱、墙以及底端的作用效果，在锚杆注浆前后均有着不同的表现，在注浆的作用下，本来对拱产生压力的应力转移到墙体，墙体再将载力转移到下板，又因为拱型系统扩大层次较多，使下板的受力影响减弱，尤其能够降低底鼓现象的发生频率，使支护承重效果更明显，确保整体结构趋于稳定。

二、锚杆注浆在煤矿巷道中的实践分析

1.A地区煤矿巷道概述

实地考察A区得知，该地岩质较软，煤矿区域受压程度较深，巷道形变、破损问题急需重视。而巷道形变造成剖面积严重缩水，道口风速明显上升，轨道受其影响有所破损，货运存在安全隐患，易引发事故。上述巷道问题多存在泥岩区域，巷道受压致使锚喷喷层出现裂缝，岩块掉损率高，部面积缩水，并且钢丝受损，导致巷道形变[3]。过去作业时因过断层等原因使用29U钢代替锚喷支护，护棚部分区域发生形变，剖面积不比以往。由于该地区煤矿巷道破损已严重威胁到生产的安全性，必须在第一时间给予维修，以保障支护的稳定性。

2.A区巷道形变原因

煤矿岩体受损、巷道形变等问题，通常情况下与绝对应力有着直接的关系。绝对应力一般指地层里不受外界施工等因素干扰的作用力，特别对巷道施工、挖掘、开拓等方面起到了较大的作用。绝对应力包含了两种力，即地质构造力和顶板带来的重力应力。地质构造力顾名思义，是指长久以来因地质运动及结构复杂多变进而形成的一种力，该应力幅度受地质环境变化及结构的活跃度影响，地质构造方向决定着力的作用方向，是评价煤矿巷道稳定程度的重要参考依据。而重力应力的大小只受顶板和开采深度影响，顶板产生较大压力，所以支护体所受承重力也越来越大，一旦压力超出支护体承重范围时就会造成巷道形变[4]。结合实际调查，对地质构造应力和重力应力进行比较，发现重力应力产生的作用力要小于地质构造力，并且制约地质构造力大小的因素较多，应力稳定程度不强，时刻威胁着煤矿巷道的可靠性。

3.修复措施

对各种锚杆组合方式的支护技术进行横向比较，并通过相关试验得出结论，认为煤矿巷道破损修复施工中，使用锚杆注浆工艺效果更加显著。结合被损坏巷道剖面的实际情况，按照作业标准刷大到相应尺寸，挂钢丝线的同时将一般锚杆置于其中，再布置用来注浆的锚杆于顶端、底部和相关部位，最后注浆，要注意整个过程前后都要进行喷砼作业。巷道29U钢伸缩支护部位首先进行拆除，按照作业标准刷大到相应尺寸，最后使用锚杆注浆工艺进行稳固维修。

4.施工技术

（1）煤矿巷道锚喷工艺实施，首先对破损岩体进行剥除并处理杂物，然后按照作业标准刷大剖面至相应尺寸，其中岩体若破损过于严重，提前进行注浆作业提升稳固度;其次对一般锚杆进行打孔，挂好钢丝线并安置一般锚杆于相应区域，并开始首次喷砼处理，要求标准45毫米;再次，进行注浆锚杆造孔，并将注浆锚杆分别放置于顶端与底脚;最后进行第二次喷栓处理，要求标准45毫米。施工完毕观察质量是否符合要求，如有必要可针对未处理好区域采取二次注浆。

（2）煤矿巷道架棚工艺实施，首先进行棚体拆除作业，其中岩体若破损过于严重，提前进行注浆作业提升稳定性，并按照作业标准刷大剖面至相应尺寸;其次对一般锚杆进行打孔，挂好钢丝线并安置一般锚杆于相应区域，并开始首次喷砼处理，要求标准45毫米;再者进行注浆锚杆造孔，并将注浆锚杆分别放置于顶端与底脚;最后进行第二次喷栓处理，要求标准45毫米[5]。施工完毕观察其质量是否符合作业标准，如存在未达标区域则进行二次注浆。

5.施工案例分析

A区煤矿第二水平620m构造面褶皱弯曲，周边岩质较软，由于受煤矿开采、绝对应力和岩质过软等因素影响，导致77走风巷道发生形变，道口风速明显上上升，风气湿度过高使轨道受损程度较深。以往采用的工艺是锚网索喷进行支护，但是顶部、侧方受压现象明显，底鼓问题仍然没有解决，煤矿巷道形变严重导致巷道的使用率和安全性大大降低，目前决定采用锚杆注浆技术修复巷道缺陷。

锚杆注浆技术所需支护材料，通常有泥浆、石粒、黄砂、钢丝网、聚酯树脂固化剂、注浆锚杆及一般锚杆。

注浆锚杆规格。由铸铁管制成，Φ23x2060毫米，杆壁厚度为5毫米，锚杆注浆孔规格为Φ7毫米，使用快硬水泥卷进行封孔作业。注浆锚杆和巷道外线条呈90度按剖面形放置，每排间隔距离1500x1500毫米，位于底部注浆锚杆和底端距离500毫米，允许切入角范围40-45度。

一般锚杆规格。Φ23x2300毫米，每个孔位配备两套聚酯树脂固化剂，锚杆承重力不小于7.2t。一般锚杆按剖面形放置，每排间隔距离650x650毫米。

钢丝网规格。Φ7毫米钢丝制作，网格规格95x95毫米，幅度750x750毫米，网压茬规格95毫米。

喷砼规格。25MPA强度，首次喷栓厚度45毫米，复次喷栓厚度45毫米，奔砼材料配比如下所示，石砬：黄砂：泥浆=2.5：2.5：1。

注浆参数。以水泥浆为主，使用425一般硅酸盐水泥，注浆压力标准2.5-3.5MPA，水泥灰料配比范围0.8-1.2。

锚杆注浆工艺实际效果总结。A地区77走风采用锚杆注浆技术修复巷道，相应参数符合实际标准，迄今为止已运行26个月，两帮收缩控制范围35-116毫米，后续监测均未出现大规模岩体破损，修复成本较之前大幅下降。主要因为锚杆注浆技术所提供的支护性能较强，日后虽然煤矿巷道不能避免受压问题从而导致形变，但由于二次喷层首先掉落无法影响拱型系统的性能，岩体完整度并未受太大影响，几乎不会发生常見矿井事故，待巷道维修时稍做处理就好，后续修复量较少因此减少了对应成本。

结束语：

利用锚杆注浆工艺对A地区煤矿巷道进行修复，通过构建拱形承重网，使承重结构层扩大影响范围，使巷道安全性稳定性得以提升，同时其成本费用所需更少，有效提升了矿井作业环境水平，和其它支护技术比较优势明显，具有较强的经济社会效益。

参考文献：

[1]康红普，姜鹏飞，杨建威，王志根，杨景贺，刘庆波，吴拥政，李文洲，高富强，姜志云，李建忠.煤矿千米深井巷道松软煤体高压锚注-喷浆协同控制技术[J].煤炭学报，2021，46（03）：747-762.

[2]崔晓刚.煤矿煤层巷道掘进支护技术工艺的探讨[J].机械管理开发，2021，36（02）：186-188.

[3]董鑫，李鹏.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2020（05）：198.

[4]徐光晓，胡长岭.小屯煤矿巷道变形规律及支护技术研究[J].煤炭科技，2019，40（05）：114-115+119.

[5]李朋朋. 深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D].山东科技大学，2017.

作者简介：朱胜利（1983—），男，汉族，湖北竹山县人，本科学历，毕业于河南理工大学采矿工程专业，现于平煤股份十三矿总办室工作，工程师。

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