软岩巷道预应力锚注支护技术的应用研究

吴鹏飞

（晋能控股煤业集团正明煤业，山西 左权 032699）

引言

由于人类对煤矿产业的需求不断增加，导致矿井的开采深度不断的加深，这对我国的矿区中近几年来面临的巷道预应力围岩的稳定性造成一定的危害。软岩巷道围岩具有一定的特殊性，所以需要相关的设计人员对锚注支护的形式进行合理的设计，这对于软岩巷道锚注支护的稳定性起到关键性的作用。

1 锚注支护技术在软岩巷道中应用的原理

锚杆是巷道支护的重要组成部分也是岩浆管的一种，通过岩浆管对松散和破碎的围岩注射岩浆加固，最后用较快的速度来喷出混凝土封住围岩，这种新型的支护形式是由喷浆和锚喷支护组合而成的，注浆和锚喷两者的优点进行组合从而形成这种新型的锚注支护，并且它的使用范围比较广泛，同时具有教导的效果。当前的联合支护是由多种形式组成的并且可以共同组成支护结构，还可以运用到二次支护中。二次支护在应用的过程中需要考虑到时间问题，既不要支护过早，也不要支护过晚。支护过早会造成支护结构的破坏，由于巷道围岩内部的巨大裂隙还没有得到充分的缓解会给支护结构造成一定的压力。其次如果支护的时间过晚会导致围岩内部的裂隙越来越多，容易导致巷道变形致使整个巷道失去稳定性。

在二次支护中运用锚注支护的方式，在松散破碎的围岩中注入浆液使围岩胶成为整体，有效的提高了围岩的承载能力，使松散围岩和支护组成一个整体，从而相互作用相互稳固。松散围岩在动压的作用下和原浆的振动频率相同，所以他们的稳定性和坚固性更强，不容易造成破坏，并且在岩浆注射到喷层壁后会使缝隙更加的密实，能够使荷载能力更为均匀的作用到喷层和支架上，大大的降低出现应力的集中点，进而能够有效的防止产生应力集中点对围岩造成的破坏，提高支护的效率。锚注支护是对锚杆进行注浆，注入的浆液会将围岩中的空气排出进而将缝隙填满，避免围岩出现风化现象，围岩的整体性和稳定性加强，起到防水和防渗的作用。

2 注浆加固技术的原理

通过对无缝钢管的冷拔和焊接工艺技术组成注浆锚杆，从锚注的特点来分析不仅可以起到锚固的作用，还可以当做注浆管对围岩进行注浆，锚固和注浆的充分结合形成新型的注锚，应用到软弱破碎的岩层上。注浆加固是在原本支护机构上通过在软弱破碎的岩层中注入浆液，促使原本的围岩更为坚固和稳定，承载能力更大，柔韧让刚和刚性支护的充分作用加强了围岩的承载能力，在原本的支护结构上相互补充构成支护体系。“网喷索和锚注”的三维协控图，如图1所示。

图1 “网喷索和锚注”的三维协控图

从5 个方面来分析其加固原理。首先采用注浆技术封堵围岩的裂缝，防止风水浸入到围岩造成对围岩自身的瓦解。其二，注浆技术可以将松散的围岩凝固成一个整体，加大岩体的强度和承受能力。其三，锚固作用可以补充锚杆变形前组合功能的损耗，进而避免了因锚杆组合变形对锚索吊承载能力的不良影响。其四，注浆和喷层的联合促使围岩荷载能力更为均匀。其五，锚注和原有支护结构的相互作用形成交叉叠加承载圈，促使围岩和支护结构成为相互作用的一体，促使巷道更加稳定。

3 应用到不稳定岩层中

锚注支护结合不稳定岩层的具体情况可以分为加固类巷道、修复类巷道和新掘类巷道，需要结合各个类型的巷道围岩特点和承受能力特点运用相应的类型锚注支护。锚注支护已经广泛的应用到软岩巷道中[1]，并且能够使锚杆支护或者注浆支护出现的问题更好的解决。回采巷道的不稳定支护问题可以通过采用锚网喷注联合支护结构和锚网带喷注联合支护结构进行解决。原锚喷支护和U 型钢支护无法充分的解决软岩动压巷道中的问题，然而通过采用锚注支护对原支护结构进行加固后，可以有效的加大动压承受作用，采用这种方式可以更好的解决软岩动压巷道中不稳定的支护问题。

我们将锚喷一次支护和锚注二次支护相互结合应用到软岩地层水仓中，通过实验证明采用了锚注支护后可以更好的解决软岩水仓中出现的渗水问题。首先对加固类刚到进行分析，由于局部的变形和破坏产生稳定类问题，然而对于断面或者是进行过修复的围岩比较完整的巷道这些统称为加固类巷道，可以结合裂隙的发展程度运用相应的锚注加固方式，如果裂隙的发育速度较快可以利用注浆锚杆进行注浆起到加固作用，这种方式主要应用于裂隙较大的填充，裂隙发育问题不严重时加固时可以采用端锚内注浆锚杆的方式，可以更好的加大注浆的压力，促使也将可以对围岩的整体裂隙进行加固。

新掘类巷道可以采用二次支护施工的方法进行加固，通过对锚杆类型的分析可以分成两种支护形式，其一是利用普通锚杆进行锚喷支护作业其二是可以采用短毛内注浆锚杆和喷网带支护进行注浆加固，如果注浆的压力不大可以采用普通内注浆锚杆进行作业，当注浆压力较大时可以利用端锚内注浆锚杆进行作业。最后一点是修复类巷道，一种是先采用注浆技术进行加固，之后采用普通锚杆注浆进行以此支护，最后一步是采用锚注进行加固。

4 针对锚注支护施工中的要求

锚注支护施工技术中首先要考虑的是顶板的管理，敲帮问顶制度是每个掘进工作面中必须要严格执行的一项工作。在开展这项工作的过程中需要有一名经验深厚的老工人带领开展，一名工人负责观察，另一名工人负责敲帮问顶，并且要按照从外向内的原则逐段进行。在保证这项工作没有任何危险后，再由其他工人方准进入到工作中。其次，当在开展掘进工作时如果碰到下列四种问题就需要停止工作，保证每个受到威胁的工作人员撤出危险区，并及时向矿区的相关单位或者部分进行汇报[2]。1）当顶板受到围岩作用下的压力时导致支护变形速度快速增加时。2）瓦斯等相关的有害气体超过一定的限量时，温度迅速降低时。3）在采煤或者掘进工作面时围岩外移、内部的涌水量增大有突发预兆的情况下立刻停止作业。4）巷道顶板出现严重的离层时，大量的锚杆失去效果的情况下要停止作业。其三，要保证掘进工作面中所有的巷道没有任何阻碍，支护保证完好并且清洁卫生。每个岗位的工作人员都要担负起相应岗位的责任，现场交接班制度要严格按照相关的规章制度，严格按照重要线进行施工，并且管和中腰线都要采用好的，保证工程施工的质量，要严格禁止所有的职工空顶或者在危险的情况下作业。相关的施工单位每天要对每个班的所有打锚杆进行拉力测试，在所有的打锚杆中抽出几条进行实验针对顶部打锚杆可以抽出两条进行实验，帮部打锚杆可以抽出一条进行实验，并在实验的打锚杆上做上相应的标记。顶部打锚杆的压力达到8 t 即可达到实验标准，帮锚杆达到6 t 即可达到标准，对于没有达到相应要求的要进行二次抽查，并对其中的原因进行分析，直到达到实验要求为止。第五对于巷道掘进过程中，相关的部分提供相关的巷道地质资料，在对地质变化进行预计前要制定出相应的支护参数调整计划。最后在每次换班后，上岗的施工人员都要对锚杆进行认真的检查，当发现有实效锚杆时要进行及时的补打，通过对一些列的施工修复合格后，方可进入到迎头施工作业中

5 树脂锚杆和喷射混凝土的要求

在对锚杆进行钻眼前要实际要钻眼的部位，并做上相应的标记，锚杆眼的角度要尽可能的按照相应的设计要求，锚杆眼的深度必须要按照相应的要求进行钻眼。当完成钻眼后可用压风机或者压水机消除眼中的岩粉，当对煤层或者软岩进行打眼时，不要来回的拉拽煤电钻的钻杆，防止眼径扩大。安装前要对锚眼杆到方向、位置和深度以及平直度进行检查保证符合相应的设计要求，还要对锚固剂好杆体进行检查如果出现一项不合格就无法进行安装。在喷射混凝土时要尽量保证混凝土的厚度均匀并要满足相应的参数，切记不要采用露喷、落喷、手喷的现象，避免在注浆的过程在中出现跑浆漏浆的现象影响到施工。支护注浆时要保证锚浆杆孔的间距好排距相等，并要求和岩面垂直，在巷道锚杆底脚部注浆角度大约在30°～45°之间，要严格要求孔的深度，并和锚杆的长度相匹配。

6 结语

总而言之，软岩巷道预应力锚注支护技术，要结合锚注联合支护方案进行，并对软岩巷道中的各个支护锚杆进行实验，可以有效的保证软岩巷道围岩的变形情况，加强巷道的稳定性。锚注支护应用到软岩巷道中可以保证矿井的安全性。