深部区域巷道围岩控制中预应力锚注技术的应用

孙树峰

（汾西矿业集团贺西煤矿，山西 柳林 033300）

引言

随着矿井开采深度的逐渐增加，地压越来越大，使得巷道支护难度不断增加，为确保深部区域巷道围岩支护问题得到良好解决，合理运用预应力锚注技术特别重要，通过应用此项技术，可以提升深部区域巷道围岩控制效果，避免顶板岩石出现失稳现象。为保证预应力锚注技术得到良好运用，本文重点探讨深部区域巷道围岩控制当中预应力锚注技术的应用要点与注意事项，核心内容如下。

1 深部区域巷道围岩特点分析

深部区域巷道围岩主要为环向受压，同时具有非对称的特点，其顶部和两帮，包括底板同时受压，通常顶部与两帮具备支护，其底部不具备支护，压力显现比较明显。结合深部区域巷道围岩监测现状可以得知，在外界压力的作用下，巷道顶部稳定结构遭到破坏，使得顶板逐渐下沉，当其实际下沉量超出100 mm，喷浆皮会逐渐脱落，出现比较多的网包，个别锚索处于失效状态。同时，在深部区域巷道围岩当中，因为底板缺乏支护，底板煤岩体流变性底鼓，再加上受外界采动影响过大，巷道围岩周围容易出现不同程度的鼓包现象，通过进行有效处理，可以取得较好效果[1]。

2 预应力锚注技术的具体运用

2.1 案例分析

某煤矿对深部区域巷道围岩控制要求较高，由于矿压较为明显，在-330 m 位置的水平巷道部位出现严重破坏，其中，中区专用回风巷出现浆体开裂现象，其底部发生鼓包现象，之前每年需要进行1 到2 次的修筑处理。在-330 m 中区集中轨道下山车场位置，虽然应用巷道维修技术，但是两帮刷直工作没有完成，故需要进行二次修刷处理，并将轨道进行调平处理，在其他巷道项目当中，巷道的两帮发生比较严重的片落与开裂现象，也需要进行多次维修。

2.2 应力测试

应力测试步骤如下：正常安装锚杆，将锚杆测力表设置在螺母和托盘之间，可以获得锚杆测力表和扭矩记录的具体读数。通常来讲，锚杆机安装结束后，其即时荷载显示为8.5 t，锚杆机和锚杆分离后，其稳定荷载是7.5 t，安装扭矩是290 N·m。

2.3 锚杆施工要点

在预应力锚注施工期间，施工作业人员需要加强准备，重点包含拉拔试验、钻孔录像观测与巷道表面刷至设计尺寸、高预应力锚杆与注浆锚杆施工、混凝土喷射施工、注浆施工、底板混凝土浇筑施工等一系列内容。在实际施工环节，要求作业人员注意以下几个问题：

1）钻孔施工。在此项目当中，钻孔直径为30 mm，钻孔的实际深度需要结合锚杆有效长度来确定，钻孔角度需要按照实际设计图纸要求进行施工。结合钻孔施工特点可以得知，施工人员需要合理控制钻机的角度与深度，在孔底施工期间，要将钻杆上、下移动，然后对钻孔进行彻底的冲洗。

2）金属网施工。结合此深部区域巷道围岩控制特点可以得知，施工人员所选择的金属网，其直径不宜小于6 mm，将其制作为经纬平网，规格为2 000 mm×1 000 mm，网格的规格为60 mm×60 mm，其实际搭接长度在100 mm 到200 mm 之间，相邻的两块网利用铁丝进行稳定连接，在连接点施工期间，需要保持用力均匀，其实际间隔为0.3 m。

3）高强预应力注浆锚杆施工。施工人员需要合理安装锚杆，将减阻垫圈和托盘等一系列组件，按照先后顺序，有序传入到锚杆当中[2]。锚杆安装结束后，需要及时安装树脂，将树脂锚固剂通过锚杆有序推进到钻孔的内部，在具体操作环节，保持用力均匀、连续，防止树脂锚固剂受穿刺后发生破损。利用钻机推送树脂锚固剂，待锚杆接入到钻机内部后，利用钻机，将锚固剂直接推送到钻孔的深处，一直到顶不动为止。对锚固剂进行充分的搅拌，通过利用钻机，针对锚固剂进行有效搅拌，在此期间，可以将钻机推力直接调整到最大值，搅拌时间在15 s 到20 s 之间。同时，施工人员还要严格控制托盘和顶板之间的间隙，锚固剂搅拌结束后，保证顶板和托盘之间保持5 mm～10 mm 的空隙。

4）将阻尼打开。锚固剂充分搅拌之后，等待30 s到60 s，将锚杆钻机启动，同时打开螺母阻尼，利用锚杆，将螺母拧紧处理，在此操作环节，钻机仅旋转不推进。

5）提升安装应力。将锚杆钻机连接至扭矩放大器当中，及时拧紧螺母，保证其实际安装应力达到8 t，锚杆施工作业顺序是由外向内、先顶板然后两帮施工。

2.4 其他注意要点

2.4.1 科学布置观测点

巷道拱顶下沉和水平收敛情况，能够有效反映出围岩的动态变化水平，在判定围岩稳定性的过程当中，需要加强现场测量。各个观测点的实际布置方式主要包含随机布点与均匀布点两种方法，一般来讲，相距30 m 到50 m 的距离，需要合理布置观测点，在采区内部，需要采用随机布点方式，并综合考虑巷道的实际情况，确定观测点的实际布置密度。同时，为确保观测点布置更加科学，有关人员还要运用计算机软件，模拟巷道几何模型，具体见图1。

图1 模拟巷道几何模型

2.4.2 合理选择支护形式

针对围岩松软破碎深井高应力巷道特点可以得知，通过采取被动支护方法，能够取得较好的巷道加固效果，如果围岩过于松动，会影响其实际施工强度，严重的还会发生隐形拱现象，最终使得支护处于失效状态。在此项目当中，因为巷道浅部的围岩松软破碎可锚性比较差，所以，施工人员需要采取综合性的锚杆锚索进行加固，进而取得较好的控制效果[3]。

2.4.3 针对注浆锚索进行二次张拉和锚固处理

在此深部区域巷道围岩支护施工期间，锚固方式采取全长锚固方法，在其端部采取水泥灌浆锚固方法，一般来讲，灌浆锚固长度在1 500 mm～2 000 mm之间，预留铝塑管实施二次注浆施工，灌浆结束7 d之后，施工人员需要将锚索托盘与锁具安装到“几”字型的钢筋梯子梁上部实施锚索张拉处理，锚索预紧力不宜小于200 kN，以上施工完毕后，需要对锚索预留铝塑管实施二次水泥注浆施工，全部锚索需要和井筒底板保持垂直状态。

2.4.4 混凝土浇筑施工

在混凝土浇筑施工之前，施工人员需要将钢筋笼下部的泥沙与积水进行彻底清理，混凝土强度等级是C30，在混凝土浇筑施工期间，需要振捣密实，针对钢筋比较密的区域，需要分次下料，并逐渐缩小混凝土分层振捣厚度。砂、石与水泥等材料，均需要按照有关规定配合比进行施工，同时进行均匀搅拌。在混凝土浇筑期间，钢筋笼两端和巷帮掏槽部位不宜出现较大间隙，为提升支撑效果，在混凝土内部，可以添加适量的早强剂，早强剂的实际使用量是混凝土量的3%到6%左右。

2.4.5 加强巷道支护观测

矿压观测的工作目标是，针对巷道围岩动态，包括矿压规律进行有效观测，有效检验支护设计和施工技术是否合理，并采取合理的方法，对围岩控制方案进行完善，在巷道支护观测环节，有关人员可从以下两方面入手：

第一，加强微观观测。在观测过程当中，有关人员需要对表面位移量和支护受力情况进行观测，一般来讲，表面位移量主要包含顶板移近量和底板移近量以及巷道底鼓量等，支护受力观测对象主要为支架受力与位移等内容[4]。

第二，加强宏观观测。在实际观测工作当中，有关人员需要对施工工艺变化与巷道的支护情况进行观测。

3 效果分析

结合此项目现场情况能够得知仍然出现轻微的底鼓现象，究其原因，主要是由于巷道两帮和底部岩体的强度比较低，其所承受的实际压力过大，顶板和两帮支护强度增加后，巷道顶板压力经过煤壁逐渐传递至两帮岩体，使得应力在底部和两帮集中释放，引发严重的变形现象。所以，为确保两帮岩体位置锚杆质量符合规定要求，需要提升弱势岩体的施工强度。

此外，采取预应力锚注支护软岩巷道，巷道岩顶板和两帮变形能够得到有效控制，取得比较好的支护效果，通过采取此种方式，能够提升顶板和两帮的稳定性与整体性，充分发挥出支护系统的各项优势，取得较好支护效果。

4 结语

主要对深部区域巷道围岩控制中预应力锚注技术的应用要点和注意事项进行分析，有效提升深部区域巷道围岩控制效果，能够为相关人员提供良好帮助和参考。