锚注加固法在软岩巷道返修中的应用

白山坪矿井﹣400m南大巷布置在抗压强度较低，遇水膨胀的软岩层中，自施工以来，所施工的巷道压力较大，支护好的巷道一个月以后都会发生不同程度的变形、底鼓；巷道压力主要来自于巷道两邦和底板；由于巷道压力大变形严重，影响工程进度，边修边掘。先后采取加密锚杆的密度、钢带和锚杆长度；锚杆布置由800×800mm，改为600×600mm，锚杆长度由1.6m，改为2m，但效果不佳，巷道同样变形严重；同时对变形最严重段采用18kg钢轨加工成全封闭式半圆拱棚子，先架设好，重新进行锚网喷，二个月后封闭式钢轨半圆拱棚子断裂，底鼓严重。巷道两邦最大变形量1.5～1.7m，底板最大变形量1.2～1.4m，巷道已完全不能使用。为此，矿业公司委派笔者为这一软岩支护课题组长，通过多方咨询和到在软岩支护积累了可贵的技术资料、现场实践经验的单位学习，最终我们选定了采用锚注加固法对变形严重的180m软岩巷道进行返修，经近两年对已返修段的岩移观测，巷道最大变形量为26mm，平均变形量5mm，达到了预期效果。该软岩支护方法的成功实施，确保了白山坪井（4）采区的接替准备工程能正常施工，同时，在软支护方面积累了一套比较成熟的理论和操作经验，并把这一经验推广应用到我公司所属的龙塘、磨田两矿中的软岩支护上，均取得了成功。下面就我们在白山坪矿井﹣400m南大巷软岩巷道采用锚注加固的返修方法进行介绍。

0. 矿井概况

白山坪矿井隶属湖南省煤业集团白山坪矿业公司，为国有煤炭企业，位于耒阳市泗门洲镇境内，设计生产能力为21万吨/年，2008年核定生产能力为12万吨。斜井多水平开拓方式，两翼对角式通风方式。
井田范围：南起耒水，北止F₁₂断层，西始6煤层露头线，东到-400m水平，走向长5.1km，倾向宽0.88~1.37km,井田面积3.7826km²。
2  工程地质情况
矿井主采二叠系上统龙潭组上段6煤层，为煤与瓦斯突出煤层，煤层厚度3～10m，平均5m，工程位于6煤层底板岩层中，巷道掘进过程中无瓦斯逸出和瓦斯动力现象，工程所处实际标高为-390m水平，所处位置地表标高为+85~+110m，位于白山坪矿井第二水平（称-400m水平）南翼，巷道布置在6煤层底板中，巷道距6煤层平均法线距离为49.3m。工程巷道采用光面爆破一次成巷，锚、网、喷支护，喷体厚度100mm；巷道为半圆拱，巷道净宽2.6m，净高2.5m。
软岩为灰白色或灰黑色的粉砂岩、灰黑色粉砂页岩、灰黑色砂质泥岩、灰黑色泥岩互层组成，软岩倾角20～49⁰，走向与煤层走向基本平行，岩层厚度为20～100m，平均50m，岩层硬度从大到小分别为：粉砂岩、粉砂页岩、砂质泥岩、泥岩。泥岩层厚度最薄，夹在较硬的岩层中或充填于其残裂隙中间，泥岩松软，遇水膨胀，可塑性、流变性较大，泥岩中含有较多的蒙脱石，蒙脱石遇水变成黄色，带滑性，软岩中的较硬岩层横纵裂隙较发育，总体较松软破碎，个别软岩有裂隙渗水现象，软岩层抗压强度较低，遇水膨胀，使巷道发生严重的片帮和底鼓现象。
3  锚注加固法的基本原理
锚注加固巷道围岩是利用空心锚杆兼作注浆管（简称注浆锚杆），注浆锚杆前段是带四个射浆孔的注浆孔的注浆段，后段是锚固段。巷道注浆后使松动和裂隙发育的围岩胶结成拱形连续体加固圈，阻止了裂隙水的进一步渗透和围岩风化。同时，注浆锚杆又起到悬吊、挤压、楔固等作用，防止围岩松软范围进一步扩大，从而使巷道径向应力减小到仅用较小支护阻力就能维护围岩长期处于稳定状态。该注浆锚杆具有结构简单、成本低廉等优点。

4. 施工方法与施工顺序

4.1首先对已受压变形巷道进行扩刷，松动的老喷体将其撬落，底鼓变形处进行落底，扩刷后的巷道净宽、净高要保证在复喷后能满足设计断面要求，然后进行初喷，初喷厚度不少于50mm，初喷后保证无外露的锚杆及围岩，扩刷初喷15m后布置注浆锚杆，进行注浆，注完浆后打锚杆、挂网、复喷，复喷厚度不少于100mm。
4.2注浆质量技术要求：目前我们采用注浆设备为QB152型便携式注浆泵，该泵具有体积小、重量轻、操作简便等优点。注浆用水泥必须保证使用新鲜水泥，水泥标号宜用不小于325^﹟普通硅酸盐水泥，配料按水泥1：0.7采用人工配比，配料时必须充分搅拌，确保无大于5mm的水泥硬块。注浆孔根据巷道断面大小进行布置，白山坪井－400m南大巷每个断面布置7个注浆孔，间距为1200mm，排距3~5m:顶部一个、左右肩窝各一个（仰角60⁰）、基墙距底板1200mm处各布置一个（俯角30⁰），底板布置2个，其间距为900mm。注浆孔直径￠42mm,深度不小于1600mm，注浆锚杆长1000mm，注浆段690mm、锚固段250mm、尾部螺纹段60mm，注浆锚杆采用直径￠26mm的无缝钢管制作。注浆压力正常为2.5MPa,最大工作压力不得超过3.2MPa。
4.3注浆工艺流程：打眼→安装注浆锚杆、高压球阀→注清水试验（试机）→造浆、注浆→停机冲洗注浆管→卸除高压球阀。
4.4采用凿岩打眼，配￠42mm的钻头，按注浆锚杆设计的位置和角度打眼，打眼前先对巷道进行“敲帮问顶”将浮矸危岩破除，打眼时应一人打眼，一人在安全地点对顶板进行观察，打眼时禁止人员通过，确需经过时，必须停止作业，钻孔完成后，将钻孔内的积水与岩屑吹洗干净。
4.5安装注浆锚杆时，锚杆螺纹处要缠紧棉线，锚杆外露在30～60mm之间，孔口四周用锚固剂封堵，确保注浆时不泄漏，锚固剂固定注浆锚杆30分钟后方可注浆。
4.6注浆：首先连接好注浆管路，调节好注浆泵安全阀，确认正常后，先注入清水试管路压力（试机），然后开泵注浆，达到设计压力后，关闭高压球阀，去除注浆管路，再注下一个，6小时后，才能除去上一个高压球阀。
4.7跑浆处理：在注浆过程中出现跑浆时，一是对对跑浆处可视具体情况用黄泥直接堵裂缝或用水泥加速凝剂堵裂缝，二是大面积跑浆时可喷浆封堵，喷厚不小于70mm，24小时后再注浆。
4.8注浆期间，严格按注浆压力施工，要确保压力表完好，严禁无压表监测控制注浆压力值，超过设计值时，及时停机，停机顺序为：先关闭注浆进风开关，再关闭注浆锚杆头处的截止球阀，然后打开压力表下侧的卸压阀进行卸压，方可取下注浆管路。
4.9巷道底板返修时，必须先进行落底，采用风镐将底板采成圆弧状，中部最深处不小于600mm，然后采用混凝土配金属网铺底，混凝土比例按水泥：河沙：卵石1：2：3的比例进行配制。铺底后必须保证72小时以后才能布置底板注浆孔。
4.10效果检验：在软岩返修巷道所有工序完成后，必须设效果检验孔观测注浆效果，即每隔20m布置一组检验孔，根据现场实践，以1分钟内注浆压力达到1MPa以上为有效孔，否则，对本次所返修段的软岩巷道要重新进行加注，以保证注浆达到理想效果。
5   矿压观测及资料的整理收集
5.1矿压观测是锚注加固的返修方法重要的一个环节，是检查施工效果，掌握锚注后巷道变形情况，以及可为锚注法提供切实可靠的第一手技术参数，这对改善锚注法极为重要。矿压观测就是在巷道内每隔5m设一组，每组设5个观测点，利用全站仪观测不同时段点各观测点的x、y、z的位移情况，见下表。

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