在固定硐室如何使用錨注技術加固

　　李嘴孜煤礦屬急傾斜開采,設計年產100萬t,現年產130萬t。含煤共13層,分為A、B、C3組。煤系地層為粉砂巖、砂泥巖互層、頁巖、泥巖、高嶺土等,巖性以中硬及中硬以下為主,巖性硬度系數f2―6。巖石傾角在70―85°之間,部分地層倒轉,原巖主應力方向垂直于巖層面。-250m東運道、-400m東運道,-530m東、西運道均布置在A3槽頂板與B4b底板之間,受原巖主應力及其它構造應力影響,底鼓均很嚴重。有些機電硐室也存在底鼓現象,其嚴重程度與埋深成正比關系,下面筆者以-530m某硐室為例,對錨注技術進行探討,以供同行探討。
　　一、地質狀況
　　-530m某硐室原設計為5.3m×4.9m×5.0m,巖層直接頂為砂質泥巖,厚2m,再往上砂巖厚1.5m,再往上為砂質泥巖,厚4m,老頂為厚40m砂巖。硐室頂距采空區底板49.5m,巷道揭露巖層為砂巖、砂質泥巖,底板為砂質泥巖,厚8m。由于-530m該硐室斷面大,受上部和周邊采動影響,出現了頂板掉渣,巷道兩幫擠壓裂縫,底板鼓起,影響到正常工作。從2008年2月開始對該硐室采用錨注法加固。
　　二、支護原理
　　該硐室底板鼓起,除地應力作用外,還有一個重要原因就是底板處在砂質泥巖巖層中。軟巖層裂隙較發育,遇水膨脹而底鼓。分析后認為,軟巖層的形成是客觀因素,如果能用致密物質將發育的裂隙充填,減少透水性,使其泥巖不再膨脹,就可阻止底鼓發生,同時,注漿法利用外部壓力,使水泥漿液沿巖層裂隙浸入深部裂隙,隔絕底板軟巖層的透氣性和吸水性,提高軟巖巖層的粘合力,再利用錨桿的組合作用原理,在底拱周邊打錨桿,來增強巖層整體性能,增加底板巖層抵抗地應力的能力,達到防治硐室底鼓的目的。
　　巷道頂幫受擠壓,漿皮開裂、掉渣、斷面變小,大多是受采動影響,地應力作用使巷道拱部受到很大壓力。由于硐室跨度大,受頂部較大壓力后,巖層支撐力減弱,就會垮落冒頂,兩幫收縮,兩幫側壓也隨之增大,巷道就會出現底鼓。就是說,巷道側壓一般是由頂壓和底鼓引起。所以,控制住頂壓和底壓,側壓也就容易控制了。根據原理分析,該硐室采用頂部錨網噴+錨梁支護,硐室兩幫只采用錨網噴+錨梁支護,底部采用控底、澆注底砼、打(安)錨桿聯合支護。
　　三、支護參數的選擇和施工工藝
　　目前,我國使用的螺紋鋼有3種:雙向兩筋螺紋鋼、無縱筋右旋螺紋鋼和無縱筋左旋螺紋鋼。這3類螺紋鋼與錨固劑均能較好結合,但在注入錨桿時,前者桿體縱筋旋轉半徑大于螺紋鋼桿體旋轉半徑,右旋螺紋鋼桿體旋轉易將樹脂膠體帶向錨桿孔前部,造成桿體與樹脂不能密切配合,使握裹力降低,而且前兩者都不利于錨固劑充填密實使攪拌效果差,粘結力下降,從而降低了錨固強度。而左旋螺紋鋼與錨桿注入時旋轉方向相反,攪拌樹脂藥卷時,螺紋對藥卷產生強有力的壓力而將藥卷推向深部。在此壓力下,呈液狀的錨固劑可以充填孔中裂隙及排出孔中污水,從而增加錨固劑與錨桿桿體之間的握裹力以及錨固劑與巖體之間的粘結力,可有效提高錨桿的拉拔力,為錨固力的提高創造了條件。所以,在該硐室錨注加固時,選用D22mm、L=2.5m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,其間排距為0.7m×0.7m,每孔使用K2850一卷、M2850一卷錨固劑進行錨固,錨固力達到64kN以上,從而在硐室四周2.5m范圍內圍巖形成一個厚度為1.6m的連續壓縮帶。這樣,既保證壓縮帶的穩定,還能阻止上部圍巖的松動和變形。
　　硐室底鼓控底1.5m深,并在底拱周邊打注漿錨桿進行注漿,注漿錨桿體選用外徑D22mm,用焊接管制作而成,長度2500mm,在錨桿上鉆交叉布置注漿孔,注漿孔直徑為D6mm,錨桿端部切有M22細牙螺紋,螺紋長30mm,注漿孔間排距為0.7m×1.4m,漿液為水泥―水玻璃單液漿,水灰比為0.75:1,525礦渣硅酸鹽水泥。水玻璃濃度45Be’,用量為水泥重量的3%―5%,主要作為速凝劑,提高漿液的初凝時間和漿液初期強度,止漿塞采用快硬水泥藥卷和水泥玻璃注漿,選用KBY―50/70注漿泵,公稱流量達到50L/min,公稱壓力達到0.5―0.7MPa,注漿管管路采用D25mm高壓膠管及25mm多層膠管,在施工中嚴格按照技術要求進行施工,人員嚴把質量關,保證了施工質量。
　　結束語:該硐室采用“錨注技術”加固,根據近兩年的觀測,沒有發現兩幫收縮、頂板壓裂和底板鼓起現象,提高了支護質量,而且可減輕施工中工人勞動強度,降低巷道修復成本,經濟效益顯著,達到了預期效果。