锚注支护技术在煤矿巷道修护中的应用

锚注支护技术在煤矿巷道修护中的应用

刘海斌

平凉新安煤业有限责任公司  甘肃省平凉市  744201

摘要：锚注支护技术是一种新兴的支护方式，借助能够胶结硬化的浆液实现煤矿巷道的稳定性和牢固性，维持良好的煤矿生产模式，助力煤矿行业的安全生产。对煤矿巷道的修护进行快速、科学、有序进行，维持良好的通风状况和运输环境，对煤矿发展有积极作用。因此，对锚注支护技术有很强应用价值，需要的得到有效推广，从而展现更好的支护技术和科技能力。

关键词：锚注支护技术；煤矿巷道修护；应用

引言

   锚注支护技术借助锚杆注浆原理实现对破碎岩石的重新胶结固定，改善岩石的破裂情况，提高岩石的强度和承载能力。煤矿在挖掘过程中有可能对岩石造成破坏，影响岩石的整体性能和承重性，提高煤矿工作坍塌风险。而对锚注支护技术的运用将有效提高煤矿岩层的坚实度，改善危险的工作环境。根据岩石的裂缝走向和具体破裂情况进行浆液灌注，提高岩石的弹性模量、改变岩石的变形特点，从而人为构建安全、坚实、牢固的煤矿生产环境，提高煤矿工人生产的安全性，助力煤矿的高质量发展。

一、锚注支护技术原理

锚注支护是主动支护技术形式，借助注浆锚杆的加固作用改变岩体化学性能，最大限度提升围岩的承重能力[1]。该技术利用锚喷组合拱理论形成临时的支付体系，再利用注浆的凝固作用，提升围岩强度，将破碎的岩石重新构建成一个具有一定支撑能力的围岩体系，促使围岩强度得到翻倍的提升，起到良好的支撑作用。在注浆时能促使围岩裂隙与空气隔绝，防止围岩内部岩石被风化，降低围岩的碎胀力，维持稳定的围岩性能。注浆要配合锚喷支护才能形成喷网组合拱、锚杆压缩带组合拱及浆液扩散加固拱，这样的一体化组合拱对围岩的承重共同肩负，提高支护系统的整体性能。借助注浆和组合拱的共同作用将拱顶的压力分散到墙壁，通过对墙壁的加固将压力在分散到底板，这样形成系统的压力分散体系，促使承重压力被层层分解、传递，提高支护体系的整体负载能力，增强锚注支护技术的实践适应能力[2]。具体锚支护技术原理见图1.

图1 锚杆支护技术加固巷道原理

   1为外锚内注式锚杆；2为锚杆加固圈；3为注浆加固圈；4为没/岩层

二、支护参数

锚注支护使用的物质材料主要为普通锚杆、注浆锚杆、钢丝绳、树脂锚固剂、水泥、黄沙、石子、钢筋网等。普通锚杆具体大小为  20×2000mm，5吨以上的树脂锚固剂一卷，普通锚杆全断面分布，排列间距800mm×8000mm。顶帮注浆锚杆大小为  22×1800mm。使用4分黑铁管制作而成，管壁厚度4mm。在杆体上钻大小为  6mm的注浆孔，在进行风控操作时使用水泥卷。注浆锚杆全断面分布，排列间距为1600mm×800mm。底角注浆锚杆的大小与顶帮注浆锚杆相同，排列间距为800mm，下扎角是30°—45°。钢丝绳恶意使用废旧的钢丝绳。混凝土喷射时初次喷涂厚度是80mm，再次复喷厚度是70mm，具体比例为水泥、黄沙、石子的比例是1:2:2。设置注浆参数：注浆类型使用水泥单液浆，采用525#的普通硅酸盐水泥，水灰比例0.7:1.0。部分位置漏液比较严重可以加水玻璃，使用量是水泥重量的3%—5%。注浆压力是1.0MPa—1.5MPa.  

三、锚注支护技术施工应用

（一）前期准备

1. 明确注浆施工规范和流程

施工规范和流程能有效指导注浆过程顺利进行，并保持较快的注浆工艺，维持良好的注浆支护性能。锚杆间距离依据设计安排，锚杆眼深度指标与锚杆配套，垂直于岩面作用。利用铁丝绑扎好网，上紧托盘。

2. 准备钢管注水确定松动圈

对松动圈的具体情况借助水压测定的方式确定，准备4分钢管其长度依次相

差0.5米，同时管长与孔深一致，钢管底部150毫米以外的部分用围岩孔壁与快硬水泥封死，通过注水观测水压、水量变化测定松动圈是否松动。

3. 确定注浆半径

对注浆半径的确定需要依据马格公式计算，R= KCPt,其中n是围岩孔隙

率，K是浆体涌透系数，t是浆体胶凝时间，P是注浆压力，C是浆体相对水的粘度。根据这些系数计算出注浆半径，并得出影响注浆半径的因素为浆液本身特点、注浆压力。

（二）工艺实施

在进行锚杆注浆技术工艺施工时由于之前的支护已经变形失去实际承重能力则需对原有支护进行拆除，并卧刷巷道，对巷道洗脚喷浆之前清理两帮至巷道底板以下100mm。巷道如果喷层裂开，需要对裂缝进行喷涂。裂缝宽度大于20mm，需要对裂缝用喷浆机的喷头喷涂；若裂缝宽度小于20mm，直接用风镐刷裂缝然后再喷涂，直至达到可以封堵浆液的状态。在卧刷巷道时为避免围岩被风化，要及时对已经刷好的巷道进行喷涂砼作为支护。

依据现场实际情况点好眼位，并根据具体围岩情况设计孔深，在打孔时要将孔内积水和岩恢清除，保持孔内干净五碎屑物[3]。之后，进行锚杆和桁架安置，每一个断面安装长锚杆12条，短锚杆6条。桁架的材质是16的盘圆刚与螺纹钢制作而成，当18条锚杆安装好后将锚杆和桁架固定在锚杆之上，用锚杆托板+螺母的方式将桁架压紧。锚杆桁架安置3排，然后挂钢筋网，最后喷镀148毫米厚的砼涂层做隔离防护。在布置锚杆桁架和钢筋网是要平均布置，促使其形成封闭的支护体系，起到良好的支护效果。关键环节就是注浆，在向围岩注浆时要注意注浆量和效果，参照下表进行注浆。

     依据上表，煤矿巷道修复平均每个孔注浆量在2袋水泥左右，依据马格公式计算注浆半径约为2.0毫米以上。另外，在喷射混净土时要厚度均匀，具体参数设置满足施工要求，避免漏喷并防止漏浆、跑浆。

（三）实际应用

   旗山煤矿-585m在西翼总回风巷下石盒子组3煤，显示巷道矿压剧烈，顶底板和两帮移位较大，影响正常使用。因此，开展煤矿巷道抢修，采用锚注加固支护技术。具体支护效果见表2.

                     表2旗山煤矿-585m巷道支护效果对比

通过表2得知，锚注支护技术对航道的修复支护效果远比锚喷巷道及架棚巷道的效果好、位移量小，断面收缩率为2%，在锚注，锚喷、架棚技术当中收缩率最小。因此，锚注支护技术可以很好的修护巷道断面、破裂，有效控制围岩的变形，维持良好的承重效果和支护体系[4]。

总结

    锚注支护技术作为主动支护技术的一种，稳定性强、对岩层的加固、支撑性高，能最大程度的促使支护对象与支护体共同形成统一整体，提高围岩的承重能力，为煤矿安全工作提供稳定环境。同时，锚注支护技术的成本低、速率快，稳定性和加固性好，支护强度高，向着加固岩巷主要技术方向发展。

参考文献：

[1]张国相,龚光庆,陈根生.锚注支护技术及其在煤矿巷道底板加固中的应用[J].科技创业家,2013(11):94-95.

[2]刘银根,齐干,张国锋.锚注支护技术在旗山煤矿巷道修护中的应用[J].煤炭科技,2007(02):61-62..

[3]郝道贤,周琼阳.钢丝绳网锚注加固支护技术在顺和煤矿的应用[J].内蒙古煤炭经济,2020(16):146-147.DOI:10.13487/j.cnki.imce.018192.

[4]史博.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用[J].矿业装备,2021(05):90-91.