高强度预应力注浆锚索的应用探析

张春光

（平煤股份九矿，河南 平顶山 467000）

1 概况

平煤股份九矿丁5-6-22160风巷处在-590～-640m位置，为小煤柱沿空送巷巷道，采用锚网索支护。巷道埋藏较深，地应力较大，且断面较大，紧邻丁5-6-22140综采面老空区，巷道所受的应力相对集中。在巷道开挖后，围岩强度降低且极易产生松动，受综采面回采期间的动压影响，巷道变形严重，形成大量网兜。为此，提出了对巷道围岩进行注浆加固，增强其稳定性的改良方案。

2 加固方案

在风巷上帮采用Ф22×2400mm高强锚杆+W钢带支护的基础上，补打三排Ф22×5000mm中空注浆锚索，锚索梁采用矿用11#工字钢。锚索梁（孔）布置间排距见图1。每根锚索使用2卷树脂药卷（1块1慢），锚索抗拔力≥247kN，最大延展率3.5%。丁5-6-22160风巷上帮支护示意图如图1所示。

图1 丁5-6-22160风巷上帮支护示意图

3 注浆施工工艺

3.1 打孔

钻孔作业时，每次依据设计钻孔位置钻孔4.7m深。要事先用棉布条将注浆锚索锚固段擦拭干净，当钻杆拔出后，应尽快放入注浆锚索，按安装锚索工艺进行安装，防止碎岩塌落堵塞注浆孔。

注浆锚索绝大部分伸入孔内，为了促使注浆孔能被水泥膏封严，孔外仅留30cm左右注浆锚索用于安装锚索盘和锁具连接注浆管。

上述作业进行的同时，其他人要活水泥膏用于封孔。水泥膏要求掺有少量早强剂且不能太稀。封孔深度为30～40cm，用细木棍将水泥膏推入放入注浆管后的注浆孔中。

3.2 浆液拌制

搅拌机使用前要先进行清水清洗，除杂物。事先计算搅拌机容量，按照事先的计算，先将清水和所需外加剂加入搅拌3～5min，再将水泥缓慢加入搅拌机内。勿将整袋水泥快速全部加入，避免板结的水泥块堵塞注浆泵，在加水泥时要不断进行搅拌10min。

3.3 注浆

储浆桶一共有3个，其中2个储浆，另1个储清水。浆液经搅拌机搅拌好后通过出浆管进入储浆桶内。

注浆作业时，先将注浆胶管和铁管之间的连接断开，并将注浆泵快速开启等注浆管被浆液全部充满大约2min后，再将注浆管和铁管相连接，调慢注浆泵的注浆速度至适宜速度。每次送浆泵送浆后都要将送浆管拆下并用清水洗泵直至出水为清水。

在注浆作业期间，一旦发生漏浆状况，要马上停泵或将注浆速度调慢。每次开停泵间隔为1～2min，期间注浆冲程进行1～2个，注浆泵发出2～4次“砰呲”声，防止注浆管被混合浆液堵塞，通常漏浆量会缓慢减少并在6～10min后漏浆处自动堵塞，恢复正常注浆作业。若漏浆比较严重，换注浆孔注浆，待2～3h后，再对这个孔进行注浆。每孔注浆结束后马上停泵卸压，在下一孔注浆作业前，将孔口结合器取下与下一注浆孔口管相连接。若注浆作业期间间隔较长，则务必将泵和管路用清水清洗干净，对于其内部结块要将注浆机U型管卸下并用螺丝刀清除。停止注浆后，泵和送浆、注浆管路以及搅拌桶均要用清水进行彻底清洗。

4 巷道变形观测

通过观测注浆段和未注浆段的巷道变形收缩量数据变化，对比注浆效果。注浆段选择6个观测点，分别位于丁5-6-22160风巷（沿巷道）135m、165m、195m、225m、255m、285m处，依次为1～6号观测点；未注浆段选择3个观测点，位于丁5-6-22160风巷295m、310m、325m，分别为7～9号观测点。观测数据见表1。

分析相关观测数据，得出结论如下：

（1）对比注浆段和未注浆段的巷道累计变形可知，注浆段的巷道累计变形小得多，尤其是在巷道宽度变形速率上的对比尤为突出。未注浆段观测点的高度变形速率最大为3.65mm/d，而注浆段观测点高度变形速率则较低，3号最大为1.68mm/d。

（2）对于观测点1的上下高度变形速率为2.13mm/d的情况，因为初期的封孔技术还不成熟，有待改良，浆液没有完全注入才会出现大于2mm/d的情况。而后来注浆后的变形速率明显变小，说明封孔的好坏对注浆的效果影响明显。

（3）无论是在巷道高度变形速率还是在宽度变形速率上，与未注浆段相比，经过注浆加固的巷道的收缩速率均远小得多，在高度变形速率上的差别尤为突出，说明在原有锚网索支护基础上的注浆加固，能够有效地解决或改善小煤柱沿空送巷时回采动压所产生的破坏力度，是一种有效的加固小煤柱强度的支护方法。

表1 巷道变形观测数据表

5 结语

中空注浆锚索、锚杆在煤巷沿空小煤柱掘进支护方式替代留设大煤柱、复合支护（先锚网支护而后进行架拱形棚子支护），有效控制了巷道变形速率，既保证了安全生产，又降低了生产成本，增加了资源回收，提高了矿井综合经济效益。