注浆锚杆作用机理及技术参数研究

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摘要：煤矿生产中，应寻求有效的巷道支护方式，防止向采空区隅角处漏风，消除事故隐患。结合工作实际，重点介绍了煤矿采用端锚式注浆锚杆支护巷道机理、施工工艺及其技术参数。实践表明，端锚式注浆锚杆在加固巷道松动围岩方面效果很好，具有推广应用价值。

Abstract: In coal production, the effective roadway supporting way should be sought to prevent the air leakage at gob corner and eliminate the hidden hazards. Combining work practice, the paper focuses on the coal mine's adopting of anchor hollow bar supporting roadway mechanism, construction process and its technique parameters. The practice shows that the anchor hollow bar is effective in strengthening the roadway loose rock which should be highly popularized.

关键词：端锚式注浆锚杆；支护机理；巷道围岩；注浆加固

Key words: anchor hollow bar; supporting mechanism; roadway rock; grouting and strengthening

中图分类号：TD35 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0313-01

0引言

煤矿生产中，为了保证矿井安全生产和矿工的人身安全，应隔离上面邻近采空区隅角处易发生火灾区。寻求有效的巷道支护方式，防止向采空区隅角处漏风，消除事故隐患。

1支护方式的确定

经过方案对比，确定采用端锚式注浆锚杆支护，封堵裂隙，加固顶板，提高围岩强度。

1.1 端锚式注浆锚杆端锚式注浆锚杆由端锚式锚头，注浆锚杆杆体，隔离架，封水套，凸形托盘等部分组成。锚头材料为阻燃塑料，其结构由空心锥锥体锚芯和四瓣式胀壳组成，安装时，使胀壳膨胀顶住孔壁，起到锚固作用。为了适应不同的围岩条件，设计了4种形式的胀壳，即光壁式，正台阶锯齿形，价锯齿形和V形台阶。注浆锚杆杆体用加厚钢管焊接而成，管长根据现场情况而定，外径21.4mm，内径15mm，注浆段长0.5m，外露长度60～80mm，外露部分加工成M22普通螺纹，注浆段钻有若干交叉射浆孔。

1.2 支护机理由于围岩裂隙比较发育，巷道开挖后围岩产生松动，导致强度降低。经过锚杆注浆加固后，围岩强度等力学性能得到改善和提高，使巷道围岩胶结成拱形连续体加固圈；注浆锚杆又起到悬吊、挤压、楔固等作用，使巷道围岩沿径向挤压的围岩压力转换成切向压力，防止围岩松动范围进一步扩展，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。

锚注支护巷道的作用：①采用端锚式注浆锚杆，可以利用浆液封堵围岩的裂隙，隔绝空气，起到防、灭火作用，并且能防止围岩被水浸湿而本身强度降低；②注浆后将松散的岩石胶结成整体，可以增大岩体的内聚力和内摩擦角，提高岩体的强度，实现利用岩体作为支护结构的一部分；③注浆使锚杆由端头锚固改变为全长锚固，锚杆与围岩形成一个整体，充分发挥锚杆的作用，形成有效的组合拱。

2锚注支护施工工艺

2.1 端锚注浆方案端锚注浆是在锚杆孔成孔后，在锚杆底端部采用化学药包将锚杆进行锚固后，再放入注浆管及排气管，封堵锚杆端头，再进行有压注浆。其特点是端部化学药包内含两种密封的化学浆液，施工时利用外力将密封层破坏后两种浆液反生化学反应，迅速将锚杆预锚固，可以对锚杆体系施加一定的预应力。

2.1.1 施工方法。①准备：凿岩台车就位，并接好供电、供水管线。②测量布眼：根据锚杆设计间距及围岩层理、节理分布实际情况，用油漆标出眼位。布眼时对层理及节理发育部位，需加密布设。③钻孔：用二臂液压钻孔台车钻孔，钻孔时钻杆垂于岩面或层理面。④清孔及检查：用高压风吹净孔中石屑及细小石块，利于浆液与岩壁充分接触，并检查孔深。⑤锚杆加工：锚杆采用Ⅱ级Φ25螺纹钢，按设计尺寸下料，将外露端头20cm范围内攻丝，其丝口深度和成型后直径与锚杆端头垫板匹配。⑥放入化学药包：用略小于孔径的PVC管将化学药包轻顶送入锚杆孔底部，采取分节送入，然后抽出PVC管。再放入牛皮纸团作止浆塞。⑦锚杆插入：将锚杆插入，用锤子轻击将锚杆插至孔底，再旋转杆体，将化学药包内两种浆液间隔层破坏，使化学浆液迅速反应将锚杆端部锚固。浆液凝固约需时间3分钟，其间需人工扶稳锚杆。⑧上垫板及螺母：端锚完毕，再插入Φ6排气管及Φ10注浆管，再上密封垫板，锚固板及M20螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定。⑨注浆：采用BW250灰浆泵注浆，注浆压力0.1～0.3MPa。浆液材料为1：1.5水泥砂浆，砂浆采用现场砂浆拌合机拌合，拌合时间不少于3分钟。注浆时匀速注入，直至排气管浆液均匀流出时，则注浆饱满。

2.1.2 注意事项。①钻孔，钻孔应垂直于岩石节理面，锚杆轴线应与岩体主结构面或滑移面成较大角度相交。不得生搬硬套采用径向锚杆，并应视现场情况适当调整。②化学药包在放入堵塞时，要确保堵塞严实，以免化学浆液溢出端锚段而造成锚固不实。③化学药包在锚固时间内，必须保持锚杆稳固，不得晃动、转动，以确保锚固质量。④上垫板时，如孔口不平，应采用砂浆抹平处理。⑤锚杆在未锚固前，其自重大，应防止锚杆滑落伤人。

2.2 注浆材料和工艺参数注浆浆液用用粘土浆和粘土水泥浆，粘土浆配比：水∶膨润土为1.5∶1；粘土水泥浆配比：水∶膨润土∶水泥为1.3∶1∶0.2；注浆压力3MPa，浆液扩散半径1.0m，每孔浆液注入量30～50L。

3结语

采用端锚式注浆锚杆注浆加固巷道围岩，不仅能够提高破碎顶帮的整体强度，增加围岩自身的承载力，而且注浆浆液充填压密裂隙，可防止漏风，避免发火，并具有堵水作用。

实践表明，端锚式注浆锚杆注浆加固节理化围岩技术的经济效果显著，具有较好的推广应用价值。

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