锚注技术在处理大断面硐室底臌中的应用
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【摘 要】利用注浆锚杆支护技术，对三水平井底泵房硐室底部进行锚注加固修复，有效地控制了底臌，保证了硐室的稳定，取得了良好的技术经济效果。
0 前言
新建煤矿是一座设计年产200万吨的大型现代化矿井，三水平泵房硐室位-330m标高，顶板为18―2号煤层，煤层厚度达到15m，担负着三水平及将来延深排水任务，是与矿井一样主要的硐室。由于受深部压力及采动影响，底臌严重，致使水泵基础被挤坏，发生严重变形，导致水泵无法正常工作，影响到整个矿井的排水，同时也影响到安全问题。2007年采用锚注技术对三水平井底泵房硐室底部进行修复施工后，取得了良好的技术经济效果。
1 工程概况
三水平泵房硐室规格：宽5.2m，高5.5m；长60m；标高-330叫垂深达550m；具体规格尺寸详见断面图1。巷道顶板为18-2号层煤，由于抽放不及时，瓦斯含量高，煤质松软，另外由于该矿现在的采出格局是向盆底汇集，相应的矿山压力也就在泵房硐室这里得到了显现，巷道严重变形，因采取了锚网索支护，泵房硐室的顶、帮变形得到了有效的控制；但是底鼓对水泵基础的破坏，已经影响到排水，给矿井带来极大的危胁，若还是采取常规的混凝土发碹施工水泵基础，治标不治本，翻修率高，很难保证基础的服务年限，同时也解决不了底板底臌的问题。
图1 三水平泵房锚注图
2 修复加固方案及参数选择
2.1 修复加固方案
以柔性密贴封闭围岩，稳压注浆胶结解理发育的松散复合围岩体，充分发挥围岩自身强度，不断提高围岩岩体强度、改变围岩应力状态，实现主动支护，达到有效控制巷道变形的锚注支护体系。即先清理已开挖的浮岩，喷射混凝土，打注浆锚杆、挂钢丝绳、再喷射混凝土、注浆的软岩巷道支护施工方法。以锚注为主体，改善了通常锚注支护，仅是注浆胶结软弱围岩、煤中弱面、裂隙等，以达到提高围岩自身强度为基本目的的巷道支护，而忽视了在锚注的实施过程中，采用带压浆液，改变了围岩自身的应力和被加固以岩应力场（深部或外部）应力分布状态的效果。通过对围岩及围岩松动圈的带压注浆，封闭在围岩内的带压浆液也使围岩体内压力增加，并都得到了一定的稳压，已达到抵消和可以在一定时期缓释叠加应力的作用。从而达到以锚注支护为基础实现改变和缓释围岩叠加应力巷道最新的支护体系。在钢丝绳居一次和二次喷层中，起到真正的筋骨作用，使喷层的强度提高，同时使其柔性加大，并为不断的提高围岩的自身强度提供重要基础。
2.2 参数选择
2.2.1 注浆锚杆
注浆锚杆采取直径Φ25mm的―次性中空螺纹钢锚杆，2个底角锚杆长度为2500mm，中部锚杆长度为1600mm，间排距1000mm，距离底板不超过100mm，2个底角两根锚杆下扎角度45°，其它锚杆下扎角度90°。
2.2.2 钢丝绳
采用废旧钢丝绳。按锚杆间排距纵横挂好钢丝绳，并压紧使其紧贴岩面。
2.2.3 注浆设备、材料
注浆泵选用2ZBQ―11.5/3型气动注浆泵，水泥采用425#硅酸盐水泥，出场日期超过3个月禁用，水玻璃采用38Be'水玻璃，模数n =3.2，比重为：1.355kg/L；注浆材料的质量配比为：0.75～0.5：l：0.06（水：水泥：水玻璃）。
2.2.4 注浆参数
根据以往经验注浆压力，以1.5～2.5MPa为准，最大注浆压力为3MPa（主要考虑底角注浆锚杆）。为了防止注浆在弱面浆液扩散较远，造成跑漏现象，在控制注浆压力和注浆量的同时，必须控制注浆时间，使注浆时间不宜过长。一般单孔注浆时间取20～30min。相邻钻孔一旦跑浆，应及时封邻孔或停止注浆。为保证注浆在大断面、高地应力状况下巷道的质量，复注是非常必要的，复注量一般为第/―次注浆量的60%。
3 施工工艺
清理浮岩刷出能保证设计要求的巷道底部毛断面初喷50mm厚混凝土，及时封住的围岩打注浆锚杆挂钢丝绳及上托盘复喷100mm厚混凝土注底角注浆锚杆注中部注浆锚杆复注。
4 施工效果
4.1 经济效益分析
施工质量直接影响支护效果，也是应用锚注支护来治理软岩巷道成败的重要因素。锚注支护体系很多属隐蔽工程，如锚固力不够、喷层厚度不均匀、厚度不够、组合锚杆不按设计结合，特别是注浆锚杆注浆量不够，浆液浓度不符合要求，不按要求复注，这是造成来压后巷道失稳的重要因素。目前对这些隐蔽工程尚无有效的检查仪器，该矿对施工区队人员派专人进行质量监督，班班做好原始记录，取得了良好效果。与29U型钢支架结合下底拱梁发碹混凝土支护相比，锚注支护大幅度降低了钢材消耗量，具有显著的经济效益。对于相同断面巷道，其支护成本大大低于36U型钢支架支护。
4.2 支护效果
三水平泵房硐室底部自2007年1月锚注修复至今已近2a时间，通过对巷道及施工新基础的观察，巷道无明显变形，满足了矿井排水这一主要要求，可见锚注支护不仅在技术上可行，安全上可靠，经济上合理，更重要的是它的实施为大断面硐室底臌的防治，确保矿井安全生产提供了一条行之有效，多快好省的技术途径。