注浆锚索（杆）的施工与应用.pdf

注浆锚索（杆）工艺在受采动压影响区域内巷道的施工与应用，对巷道起到了较好的支护作用。晓南矿二水平北一 15 层皮带中巷试验应用注浆锚索（杆），巷道施工锚索（杆）后喷浆再对锚索（杆）注浆，从而实现“巷道免维修”，达到减人提效、减少巷道维修量的目的，实现矿井安全。关键词支护注浆锚索（杆）巷道免维修应用1工程概况晓南矿组织相关人员赴大平矿、小康矿等单位，对注浆锚索（杆）施工工艺进行考察学习，发现注浆锚索（杆）工艺对软岩巷道、围岩破碎巷道的支护强度有良好效果，对晓南矿二水平北一 15 层皮带中巷非常适用。晓南矿二水平北一 15 层皮带中巷，南邻北一1503 工作面（未开拓）；北部为北一 15 层轨道中巷；东部为北三采区；西邻大兴井田。北一 15 层皮带中巷与上覆 14 层层间距为 27.2432.20m，北一 1406综采工作面回顺位于北一 15 层皮带中巷南部两条巷道间距 50m。二水平北一 1406 综采工作面受采动压影响，局部巷道顶板出现离层现象及两帮较破碎，如采用架棚支护工艺，施工难度较大，劳动强度高；如采用剔顶或开帮，工程量较大，劳动强度高，且两种施工方法危险性较高。现采用注浆锚索（杆）支护工艺达到了良好的效果，增加了巷道支护强度、减少了巷道的维修量、减轻了工人的劳动强度、节约了劳动成本、安全迅速地完成了维修工程。2注浆锚索（杆）技术参数注浆锚索（杆）技术参数见表 1 和表 2。表 1 注浆锚索技术参数表 2注浆锚杆技术参数3施工工艺设计3.1注浆锚杆施工方法使用 椎34mm 钎头、2400 麻花钎杆在施工区域煤层中间（部分巷道按“S”型在煤层中上、下打设）每排打设一个钻孔（排距 0.9m）单孔使用 CKZ2370树脂锚固剂一支对注浆锚杆进行端锚使用套把紧序号型号SK22-1/18601锚索索体直径（mm）222钢绞线长度（m）6.23抗拉强度（MPa）18604安装孔径（mm）30425树脂锚固长度（mm）100015006注浆压力（MPa）812序号型号MZGK200-42/251锚索索体直径（mm）252钢绞线长度（m）2.43抗拉强度（MPa）2184安装孔径（mm）30425树脂锚固长度（mm）5007506注浆压力（MPa）812窑窑39第 1 期2022 年 8 月铁法科技固注浆锚杆对打设区域进行喷浆搅拌注浆料、连接注浆泵达到注浆压力后等待 810min 后使用堵漏剂对注浆孔口进行封堵。3.2注浆锚索施工方法使用 椎35mm 钎头在顶板巷道居中位置按“2-0-2-0，间距 2600mm，排距 1800mm，“打设钻孔单孔使用 CKM28120 树脂锚固剂一支对注浆锚索进行端锚安装止浆塞、托盘、锁具使用千斤顶预紧注浆锚索（预紧压力表读数不低于19MPa）对打设区域进行喷浆搅拌注浆料、连接注浆泵达到注浆压力后安装丝堵72h 后对锚索进行二次紧固（压力表读数不低于 40MPa）。3.3注浆材料52.5 级高强水泥、复合型灌浆剂。水灰比 0.52:1，复合型灌浆剂参入量为水泥用量的 8%。注浆压力815MPa。注浆压力要求如下：根据注浆泵不同供气压力下的特性曲线计算得出供风压力为 0.2MPa 时注浆泵输出最大压力10MPa,供风压力为 0.3MPa 时注浆泵输出最大压力15MPa。北一 15 层皮带中巷实见供风压力 0.20.3MPa。理论上注浆时以注浆泵压力达到 1015MPa区间时判定完成注浆。晓南矿以实际操作中注浆泵压力达 8MPa（经验值）判定完成注浆，很好的控制注浆泵的压力能够减少跑浆和减少堵漏剂的使用。3.4堵漏材料快速堵漏剂。水与堵漏剂配比 0.30.4:1 的水料比，初凝2min，终凝5min。3.5注浆设备2ZBQ10/18 型煤矿用气动注浆泵，供气压强：0.20.63Mpa，注浆压强 035MPa，流量 030L/min。JQW80 型气动搅拌机，供气压强：0.20.8MPa。3.6喷射机及材料喷射机：PS7I-J 型湿式混凝土喷射机，供气压强：0.5MPa，生产能力6m3/h。材料：水泥、沙子、速凝剂，水泥：沙子比为 1:3，水灰比为 0.40.45:1，速凝剂用量为水泥用量的35%。4实际施工注浆锚索（杆）4.1注浆锚索2021 年 8 月份在北一 15 层皮带中巷 600640m 区域完成注浆锚索 40 根。根据巷道位移观测显示，顶板下沉量小(表 3)。注浆区域喷浆体无开裂迹象。表 3北一 15 层皮带中巷注浆锚索区域位移观测根据注浆锚索施工区域内打设岩性观测探眼观测岩性得出，顶板向上 02.7m 无混凝土骨架网络。2.73.4m 混凝土骨架网络明显。3.44m 有不明显的混凝土骨架网络。4m 向上基本无混凝土骨架网络。且施工的探眼分别距离注浆锚索最近和最远处打设。因此。施工注浆锚索“2-0-2-0”基本可以满足整个顶板的注浆加固要求。4.2注浆锚杆2021 年 8 月份在北一 15 层皮带中巷 250m（高起皮带对帮电缆侧）处完成注浆锚杆 19 根。经巷道位移观测对比显示，该区域注浆后对两帮位移有明显的控制作用。根据巷道位移对比（同巷道不同区域观测）所示，注浆锚杆区域两帮位移速度为未注浆区域速度的 1/31/2。详见表 4。测点位置观测天数两帮移进量（mm）底臌量（mm）顶板下沉量（mm）基础数据（mm）观测数据（mm）605m3520400上：1860下：1390左：2710右：2060上：1860下：1350左：2690右：2060620m3590300上：1950下：1440左：1880右：3520上：1950下：1410左：1860右：3450635m3540300上：2340下：1100左：2040右：3440上：2340下：1070左：2040右：3400窑窑40第 1 期2022 年 8 月铁法科技表4 北一15层皮带中巷注浆锚杆区域两帮位移观测根据注浆锚杆施工区域内打设岩性观测探眼观测岩性得出。以注浆锚杆为中心，半径 0800mm区域内可见明显混凝土骨架网络。超过 800mm 范围混凝土骨架网络不明显。4.3注浆锚索（杆）间排距根据施工观测探眼推断得出。顶板注浆锚索按“2-0-2-0”施工可以满足顶板完全注浆要求。帮锚杆间、排距应不大于 800mm 施工可以满足帮完全注浆要求。4.4矿压观测分析根据巷道位移观测（9.310.7）显示，顶板无下沉现象，注浆区域喷浆体无开裂迹象；注浆后对两帮位移有明显的控制作用，根据巷道位移对比（同巷道不同区域观测）所示，注浆锚杆区域两帮位移速度为未注浆区域速度的 1/31/2。5注浆锚索（杆）使用存在问题和处理办法（1）存在问题：8 月 8 日第一次对锚索进行注浆，注浆压力均在 47MPa，出现注浆液顺锚索托盘或锚索周围裂隙溢出现象导致注浆压力及二次预紧压力无法满足设计要求。处理办法：对注浆锚索试验区域顶板及注浆锚杆试验区域巷帮进行喷浆后，再进行注浆作业。（2）存在问题：注浆泵在使用过程中，易出现堵塞管路现象，一旦出现堵管现象，清理时费劲且耗时。处理办法：使用注浆泵人员必须是专职人员并且有专职负责人的情况下使用，每天使用后必须将注浆泵所有管路进行清洗。（3）存在问题：晓南矿所使用的注浆泵为2ZBQ10/18 型煤矿用气动注浆泵，与之配套使用的是 1 台 JQW80 型气动搅拌机，搅拌箱容量仅为 80升，单根注浆管。在注浆过程中，常常生产中断，不能连续注浆，具体原因如下：原因 1:顶板漏浆时，需要 25min 堵漏，导致注浆中断。原因 2:一根锚索注浆结束，需要挪动注浆管为下一根锚索注浆，导致注浆中断。原因 3:一箱注浆料用完，需要再次搅拌注浆料，导致注浆中断。为实现连续注浆，研制“212”连续注浆系统，即两根注浆管、1 台注浆泵、2 台搅拌机。连续注浆实现过程如下：采取两根注浆管注浆，每根注浆管安设一个注浆阀、一个泄压阀。当一根注浆锚索附近顶板漏浆，需要 25min 堵漏，导致注浆中断时，另一根注浆管为另一根锚索继续注浆，实现了连续注浆。采取 2 根注浆管注浆。当一根注浆锚索注浆结束，需要挪动注浆管路，导致注浆中断时，另一根注浆管为另一根锚索继续注浆，实现了连续注浆。搅拌机内的一箱注浆料用完，需要再次搅拌注浆料，导致注浆中断时，另一台搅拌机的注浆料已经搅拌好，可直接使用，两台搅拌机交替使用，实现了连续注浆。研制使用“212 连续注浆系统”，实现了连续注浆，工作效率提高了 2 倍。6注浆锚索（杆）使用效果6.1注浆锚索观测结果通过钻孔窥视来确定注浆锚杆、锚索的扩散深度，在钻孔深度的 2.3m 处发现浆液，同时，通过在未注浆的围岩处进行窥视来确定钻孔围岩情况，发现未注浆处钻孔围岩较为破碎，注浆处钻孔围岩较完整。如图 1 和图 2 所示。测点位置观测天数左帮移进量（mm）9.3 数值（mm）10.7 数值（mm）290m3640920880285m362011501130280m361012301220275m364013001260270m362013601340窑窑41压强（MPa）151020304058拉力（kN）5.22652104156208300第一作者简介：冯青林（1973-），男，高级工程师。2012 年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，现任晓南矿副矿长。联系电话：[phone]。第 1 期2022 年 8 月铁法科技图 1 未注浆围岩情况图 2 注浆后围岩情况同时，对北一 15 层皮带中巷 550m 处进行了松动圈测试，钻孔布置如图 3 所示。图 3皮带中巷钻孔布置图松动圈测试结果表明，皮带中巷顶板松动圈厚度为 2.8m，帮部松动圈厚度为 2.6m。如图 4、图 5 所示。图 5 皮带中巷帮部松动圈结果松动圈测试结果表明该巷道围岩支护的难度很大，适合施工注浆锚索（杆）加强围岩支护强度。6.2注浆锚杆拉拔力试验及应用分析使用 LDZ300 型锚杆拉力计对注浆锚杆做拉拔试验，该工具的额定压力为 57MPa，使用时不可超过 57MPa。试验拉力与压强参考表 5。表 5 拉力与压强对照表对北一 15 层皮带中巷注浆锚杆进行破坏力试验，压力值为 42MPa 时将锚杆拉断，既 218.4kN。全螺纹等强锚杆设计锚固力为 152kN，而且在巷道围岩较破碎巷道很难达到设计锚固力，说明注浆锚杆的效果明显。7结语通过对巷道表面位移观测、窥孔观测和拉拔试验结果总结得出，使用注浆锚杆、锚索可以固结围岩，增强围岩整体性和稳定性，对围岩破碎巷道满足支护要求，使用效果明显。通过晓南矿二水平北一 15 层皮带中巷注浆锚索（杆）的成功应用，已将此项技术推广到一水平东一 401 运顺并得到了很好的效果。窑窑42图 4 皮带中巷顶板松动圈结果