潘一礦東區(qū)：大直徑中空注漿錨桿、索

潘一礦東區(qū)中空注漿錨桿、大直徑中空注漿錨索及新型改良樹(shù)脂錨固錨桿現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況介紹及經(jīng)驗(yàn)交流潘一礦東區(qū)

提綱一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿（改進(jìn)后）二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用四、新型錨桿、錨索試驗(yàn)意義三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿1、試驗(yàn)地點(diǎn)選定

為了進(jìn)一步推廣錨注支護(hù)技術(shù)，加大淮南礦區(qū)錨注支護(hù)范圍，改善優(yōu)化井下高應(yīng)力巷道支護(hù)條件，在中空錨注錨索試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，淮南礦業(yè)集團(tuán)相關(guān)部門(mén)進(jìn)一步研究探索，以求在更大范圍內(nèi)提高淮南礦區(qū)深井高應(yīng)力巷道支護(hù)水平。根據(jù)淮南礦業(yè)集團(tuán)統(tǒng)一安排，樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿工業(yè)性試驗(yàn)選擇在潘一礦東區(qū)-842m東翼1#回風(fēng)大巷進(jìn)行。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿2、新型錨桿試驗(yàn)意義注漿壓力是普通錨注體系的2倍以上支護(hù)強(qiáng)度是以往普通錨注支護(hù)強(qiáng)度的3倍以上支護(hù)阻力是以往普通錨注3-10倍新型高強(qiáng)錨注體系已經(jīng)與以往的普通錨注體系不可同日而語(yǔ)，這是此次試驗(yàn)新型中空錨注錨桿的可行性與必要性之所在。3、中空注漿錨桿參數(shù)及支護(hù)方案（1）錨桿規(guī)格

中空錨注錨桿長(zhǎng)度2500mm，直徑Ф25mm。（2）間排距

中空錨注錨桿間距800mm，排距800mm，每排15根，

（3）布置方式

拱部正頂布置1根中空錨注錨桿，其余按放射狀由正頂依次向拱肩、幫部對(duì)稱(chēng)布置，保證錨桿均垂直巖面布置，拱腳處的錨桿距離巷道底板不得大于800mm。

一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿注漿錨桿支護(hù)方案圖4、中空注漿錨桿安裝施工一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿鉆孔插入錨注錨桿一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿攪拌樹(shù)脂錨固劑擰緊螺母產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力注漿5、中空注漿錨桿注漿5.1注漿時(shí)機(jī)的把握一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿

由于目前注漿工藝和設(shè)備的復(fù)雜性，注漿難以和迎頭的掘、支施工同時(shí)進(jìn)行，而必須滯后一定距離，隨工作面推進(jìn)而前進(jìn)。

巖石是一種流變材料，巷道開(kāi)挖后其內(nèi)部的應(yīng)力重新分布有一個(gè)過(guò)程，其原生節(jié)理節(jié)理裂隙的擴(kuò)張及次生裂隙的形成、發(fā)育也需要一個(gè)過(guò)程。

這個(gè)過(guò)程，決定了通過(guò)注漿從圍巖內(nèi)部對(duì)其進(jìn)行加固需要滯后開(kāi)挖一定時(shí)間，以便圍巖內(nèi)部形成供漿液向鉆孔周?chē)鷶U(kuò)散的路徑從而獲得比較好的加固效果。由于以上原因，需要滯后巷道掘進(jìn)迎頭錨注，滯后距離約為20m。5.2注漿施工機(jī)具的選擇一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿

考慮到工人已經(jīng)熟悉，故本次強(qiáng)力錨注試驗(yàn)繼續(xù)使用潘一礦東區(qū)現(xiàn)有的電動(dòng)液壓注漿泵和配套的電動(dòng)漿液攪拌機(jī)，注漿終了壓力不低于10MPa。

注漿時(shí)間隔1～2排交替注漿。ZBY-3/16-22型電動(dòng)雙液注漿泵5、礦壓觀測(cè)結(jié)果

潘一礦東區(qū)-842m東翼1#回風(fēng)大巷采用樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿施工期間，進(jìn)行了鉆孔窺視、深部位移觀測(cè)、巷道表面位移收斂等礦壓監(jiān)測(cè)、觀測(cè)工作，測(cè)站布置如圖所示。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿5.1、鉆孔窺視儀觀察

幫部深度1m～3m區(qū)段內(nèi)可見(jiàn)多條裂隙發(fā)育帶，完整性較差，幫部超過(guò)3m范圍后巖性為泥巖，但相對(duì)比較完整，未見(jiàn)裂隙發(fā)育。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿頂板1m處圍巖裂隙發(fā)育頂板2m處圍巖節(jié)理發(fā)育頂板6m處圍巖完整、無(wú)裂隙發(fā)育5.2、深部位移觀測(cè)

1、未進(jìn)行全長(zhǎng)錨注加固區(qū)段內(nèi)，-842東翼1#回風(fēng)大巷巷道頂板下沉量為80mm，幫部偏移量為90mm；2、通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)巷道圍巖淺部基點(diǎn)數(shù)據(jù)與深部基點(diǎn)相差不大，且巷道在三個(gè)月時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化幅度較大，之后出現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，說(shuō)明-842東翼1#回風(fēng)大巷圍巖變形以3m內(nèi)淺部離層變形為主，巷道變形劇烈期在3個(gè)月左右；3、全長(zhǎng)錨注加固試驗(yàn)巷道區(qū)段圍巖在5個(gè)月時(shí)間內(nèi)頂板下沉量?jī)H為30mm，幫部偏移量為40mm，分別為未全長(zhǎng)錨注加固段巷道變形量的37.5%和44.4%。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿5.3、巷道表面位移觀測(cè)

該表面位移觀測(cè)采用“十字?jǐn)嗝娣ā笔占砻媸諗繑?shù)據(jù)。如下圖所示，通過(guò)對(duì)比可以看出錨注支護(hù)效果，在未錨注支護(hù)強(qiáng)度巷道內(nèi)，圍巖變形量隨時(shí)間推移不斷加大，五個(gè)月內(nèi)，一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿未錨注支護(hù)強(qiáng)度巷道表面位移觀測(cè)曲線錨注支護(hù)區(qū)段巷道表面位移觀測(cè)曲線注漿日期頂板下沉量達(dá)125mm，兩幫移近量達(dá)195mm，且變形速率沒(méi)有衰減的趨勢(shì)，表明巷道仍處在不穩(wěn)定階段。

在全長(zhǎng)錨注支護(hù)巷道區(qū)段內(nèi)，在對(duì)中空注漿錨桿注漿前一個(gè)月時(shí)間里，兩幫變形量為43mm，平均速度1.5mm/d，頂板下沉量30mm，平均速度1mm/d；采用中空注漿錨桿支護(hù)并注漿完成四個(gè)月時(shí)間內(nèi)，兩幫移近量?jī)H為22mm，頂板下沉量20mm，且變形速率隨時(shí)間推移呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，說(shuō)明利用樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿對(duì)巷道的錨注支護(hù)有效的維護(hù)了巷道穩(wěn)定。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿6、工業(yè)性試驗(yàn)意義-842東翼1#回風(fēng)大巷圍巖強(qiáng)度低、埋深大，地壓大，對(duì)于此類(lèi)高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式難以保證巷道的正常使用，通常在掘進(jìn)迎頭50m后，噴漿層開(kāi)裂嚴(yán)重，隨之頂板下沉、底板底臌，兩幫偏移，鋪設(shè)的軌道出現(xiàn)明顯歪斜，影響到正常使用，其持續(xù)發(fā)展不僅造成巷道圍巖進(jìn)一步松動(dòng)破壞，加劇巷道斷面收縮，引起支護(hù)體系發(fā)生整體破壞，形成惡性循環(huán)。

采用中空錨注錨桿加固高應(yīng)力軟弱圍巖巷道，改變-842東翼1#回風(fēng)大巷原有支護(hù)方式，是對(duì)深井不同地質(zhì)條件下的新的技術(shù)途徑，同時(shí)也檢驗(yàn)了新型中空錨注錨桿在淮南礦區(qū)井下廣泛存在的軟弱巖層控制的適用性，通過(guò)潘一礦東區(qū)中空錨注錨桿工業(yè)性試驗(yàn)取得了很重要的成果和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿7、中空注漿錨桿試用改進(jìn)意見(jiàn)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錨桿組裝、安裝過(guò)程、錨桿銹蝕情況、拉拔力試驗(yàn)情況進(jìn)行總結(jié)分析，我礦對(duì)錨桿提出以下改進(jìn)建議：

（1）存在錨桿體孔內(nèi)的銷(xiāo)釘占據(jù)了部分注漿孔內(nèi)空間，增加了注漿阻力。建議使用帶有墊片的阻尼螺母。（2）止?jié){塞直徑、長(zhǎng)度偏小，現(xiàn)場(chǎng)施工中沖擊鉆打出的孔口呈喇叭狀或不規(guī)則的，最大處直徑達(dá)到54mm，無(wú)法阻止?jié){液流出。一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿一、樹(shù)脂藥卷式中空注漿錨桿

（3）錨桿生銹較嚴(yán)重，一天后錨桿表面完全銹蝕成紅色，應(yīng)采取主動(dòng)防銹措施。

（4）錨桿尾部增加絲堵或其他保護(hù)措施，防止噴漿堵塞注漿口。我礦人員在進(jìn)行中空注漿錨桿拉拔試驗(yàn)1、施工地點(diǎn)

大直徑中空注漿錨索地錨注漿加固試驗(yàn)地點(diǎn)選在潘一礦東區(qū)-848m東翼軌道大巷中進(jìn)行，試驗(yàn)段長(zhǎng)度為60m，于2013年2月開(kāi)始施工。二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用中空注漿錨索底板加固試驗(yàn)段2、研究現(xiàn)狀

針對(duì)淮南礦區(qū)埋藏深、底板應(yīng)力高、變形大，傳統(tǒng)錨索難以適應(yīng)劇烈大變形的支護(hù)現(xiàn)狀，淮南礦業(yè)集團(tuán)急需高強(qiáng)度、高剛度、大變形的新型錨索，在參照目前國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)材料性能的基礎(chǔ)上研究適用于淮南礦區(qū)的高強(qiáng)支護(hù)材料，Ф29大直徑中空錨注錨索及附件和與其配套施工機(jī)具的研制被提上日程。二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用3、大直徑中空注漿錨索性能參數(shù)二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用Ф29mm的中空錨注錨索由9根Ф7mm的螺旋肋鋼絲組成每根Ф7mm的螺旋肋鋼絲的最小破斷力為64.3KNФ29mm的中空錨注錨索最小破斷力為578.7KN（或Ф29中空注漿錨索最小破斷載荷為59.1T），稱(chēng)作60T級(jí)中空注漿錨索序號(hào)名稱(chēng)參數(shù)1鋼絲公稱(chēng)直徑（mm）7.02錨索索體直徑（mm）293錨索長(zhǎng)度（mm）53004安裝孔徑（mm）≥385破斷強(qiáng)度（MPa）≥16706屈服強(qiáng)度（MPa）≥15007延伸率≥5%8破斷力（KN）≥6009樹(shù)脂錨固長(zhǎng)度（mm）1000～1500二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用Ф29中空錨注錨索主要技術(shù)參數(shù)中空注漿錨索索體由三部分組成，上部實(shí)心段用于攪拌樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)端錨；中間段內(nèi)有軟性芯管，便于錨索彎曲和注漿，中間段與上部實(shí)心段具有出漿口；錨索尾部為緊固段。中空注漿錨索的斷面圖Ф29張拉鎖緊錨注錨索實(shí)物圖二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用4、大直徑中空注漿錨索支護(hù)方案

Ф29中空錨注錨索在巷道底板布置方式“3-3”，在距離兩幫1000mm的巷道底板分別進(jìn)行安裝施工，間排距為2000×1500mm，中間“3-3”布置淺空注漿，間排距為2000×1500mm。如下圖所示。深孔注漿72小時(shí)后，采用36U型鋼梁將每排2根錨索組合，然后上小托板、鎖具張拉錨索。二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用Ф29中空錨注錨索在巷道底板布置方式5、新型巷道底板中空錨索注漿加固工藝二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用原注漿方案存在問(wèn)題①、封孔采用水泥砂漿+棉紗容易造成封孔不嚴(yán)，導(dǎo)致跑漿、漏漿；②、采用水泥砂漿+棉紗封孔的傳統(tǒng)封孔方式，在反作用力作用下，容易出現(xiàn)頂出錨索現(xiàn)象，造成錨索注漿加固失?、?、采用花管進(jìn)行正向注漿，錨索孔內(nèi)的殘余空氣、積水在正向注漿壓力的作用下形成反作用力，導(dǎo)致注漿孔注不實(shí)，錨索形成不了全長(zhǎng)錨固；④、花管正向注漿產(chǎn)生的反作用力同注漿泵產(chǎn)生的注漿壓力相等，從而造成注漿壓力無(wú)法太大，形成不了高強(qiáng)錨注（注漿終孔壓力3～5MPa），導(dǎo)致底板治理效果大打折扣。二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用中空注漿錨索+專(zhuān)用橡膠止?jié){塞的底板錨索注漿新工藝優(yōu)點(diǎn)①、中空錨索自帶端頭出漿孔，注漿為反向注漿方式，不產(chǎn)生氣穴，漿液充填嚴(yán)實(shí)，能很好的形成全長(zhǎng)錨固；②、采用專(zhuān)用橡膠止?jié){塞+水泥砂漿封孔形式，止?jié){塞受高壓作用，變形擠壓，形成自鎖，起到很好的封孔作用，能達(dá)到很高的注漿壓力（一般注漿終孔壓力達(dá)到8～10MPa以上）形成高強(qiáng)錨注，對(duì)底板治理效果顯著增強(qiáng)，節(jié)約支護(hù)成本二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用新型巷道底板中空錨索注漿加固工藝創(chuàng)新點(diǎn)采用中空錨索底板注漿加固，錨索布置于錨索孔正中，受力均勻中空錨索為反向注漿，注漿不產(chǎn)生氣穴，能形成全長(zhǎng)錨固采用圓錐形橡膠止?jié){塞+水泥砂漿封孔能形成很好的自鎖狀態(tài)，注漿壓力大大提高中空錨索底板注漿加固示意圖、止?jié){塞剖面圖6、礦壓觀測(cè)

該處礦壓觀測(cè)主要采用表面位移觀測(cè)法，測(cè)站位置布置如圖所示。二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用礦壓觀測(cè)站點(diǎn)布置圖二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用表面位移觀測(cè)采用“十字?jǐn)嗝娣ā笔占砻媸諗繑?shù)據(jù)。測(cè)站布置如下圖所示?！笆?jǐn)嗝娣ā睖y(cè)站布置圖表面位移觀測(cè)采用“十字?jǐn)嗝娣ā笔占砻媸諗繑?shù)據(jù)。測(cè)站布置如下圖所示?！笆?jǐn)嗝娣ā睖y(cè)站布置圖如圖所示，在底板中空注漿錨索注漿前30天內(nèi)，底臌變形量為35mm，速率為1.2mm/d，底板注漿后90天內(nèi)底臌變形量?jī)H為25mm，變形速率僅為注漿前25%。二、大直徑中空注漿錨索在地錨中的應(yīng)用錨注支護(hù)區(qū)段巷道底板位移觀測(cè)曲線注漿1、施工地點(diǎn)潘一礦東區(qū)使用改良錨固劑錨桿的試驗(yàn)地點(diǎn)為：

西翼軌道大巷斷面及錨桿布置規(guī)格為：三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿先期試驗(yàn)地點(diǎn)為西翼軌道大巷；后期推廣全礦使用，已使用巷道長(zhǎng)度4500米。

凈斷面5.6m*4.5m；

錨桿間排距800*800mm2、使用原理及控制原理三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿使用原理：樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固是對(duì)原有的錨桿支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)，使用時(shí)，將巷道頂部原來(lái)使用的2卷Z2860改為3卷新型的Z2860錨固劑，將幫部原來(lái)使用2卷Z2860改為4卷新型的Z2560錨固劑，以此來(lái)達(dá)到全長(zhǎng)錨固錨桿（即將端錨改為全錨）?？刂茩C(jī)理：全長(zhǎng)錨固使錨桿的剛度增強(qiáng)、阻力增大、生效快，對(duì)圍巖變形具有較高的徑向控制力，能及時(shí)發(fā)揮圍巖的自承能力，有效控制巷道圍巖的變形和破壞。3、礦壓觀測(cè)為了檢驗(yàn)樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固使用效果，我們?cè)?848m西翼軌道大巷采用“十字?jǐn)嗝娣ā睂?duì)該巷表面位移進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)收集、對(duì)比表面收斂數(shù)據(jù)，可以看出全長(zhǎng)錨固支護(hù)效果。三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿“十字?jǐn)嗝娣ā睖y(cè)站布置圖

如下圖所示在未進(jìn)行全長(zhǎng)錨固支護(hù)的巷道區(qū)段內(nèi)，圍巖變形量隨時(shí)間推移不斷加大，六個(gè)月內(nèi)，頂板下沉量達(dá)230mm，兩幫移近量達(dá)450mm，噴漿層開(kāi)裂嚴(yán)重，且變形速率沒(méi)有衰減的趨勢(shì)，表明巷道仍處在不穩(wěn)定階段（正在進(jìn)行修護(hù)）。

在全長(zhǎng)錨固支護(hù)巷道區(qū)段內(nèi)，頂板下沉量70mm，兩幫變形量為130mm。采用全長(zhǎng)錨固錨桿支護(hù)，巷道變形量明顯減小，噴漿層開(kāi)裂也不明顯，巷道支護(hù)狀況得以改善，說(shuō)明利用樹(shù)脂全長(zhǎng)錨桿支護(hù)有效地提高了巷道的穩(wěn)定性。三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿未進(jìn)行全長(zhǎng)錨固支護(hù)的巷道區(qū)段內(nèi)頂板下沉量全長(zhǎng)錨固支護(hù)的巷道區(qū)段內(nèi)頂板下沉量三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿未進(jìn)行全長(zhǎng)錨固支護(hù)的巷道區(qū)段內(nèi)兩幫移近量全長(zhǎng)錨固支護(hù)的巷道區(qū)段兩幫移近量4、存在問(wèn)題及建議三、改良樹(shù)脂全長(zhǎng)錨固錨桿存在問(wèn)題1：現(xiàn)有的手持氣動(dòng)式幫錨鉆機(jī)，功率較小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。幫部使用四卷Z2560錨固劑時(shí)，現(xiàn)有的手持氣動(dòng)式